JP2001520463A - Etching chamber cleaning method - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】 エッチングチャンバ(30)を処理および調整し、エッチングチャンバ(30)の壁(45)とコンポーネント上の薄く不均一なエッチング残留物を洗浄するための装置(20)およびプロセスである。エッチング段階において、エッチングチャンバ(30)内で基板(25)がエッチングされて、チャンバ内の壁とコンポーネントの表面上に薄いエッチング残留物層が堆積する。洗浄段階において、エッチングチャンバ(30)付近のリモートチャンバ(40)内に洗浄ガスが導入され、リモートチャンバ内にマイクロ波または高周波エネルギーが加えられて活性洗浄ガスを形成する。エッチングチャンバの壁(45)とコンポーネント上のエッチング残留物を洗浄するために、高い流量における活性洗浄ガスの短い噴射がエッチングチャンバ(30)内に導入される。この方法は、チャンバ内の、窒化アルミニウム、炭化ホウ素、窒化ホウ素、ダイアモンド、酸化シリコン、炭化シリコン、窒化シリコン、酸化チタン、炭化チタン、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、またはこれらの混合物を含むセラミック表面に化学的に堆積したエッチング残留物を洗浄する場合に特に有益である。 (57) Abstract: An apparatus (20) and process for treating and conditioning an etching chamber (30) and cleaning thin and non-uniform etching residues on walls (45) and components of the etching chamber (30). is there. In the etching step, the substrate (25) is etched in the etching chamber (30), depositing a thin layer of etching residue on the walls in the chamber and on the surface of the component. In the cleaning step, a cleaning gas is introduced into the remote chamber (40) near the etching chamber (30), and microwave or high-frequency energy is applied into the remote chamber to form an active cleaning gas. A short jet of active cleaning gas at a high flow rate is introduced into the etching chamber (30) to clean the etching residues on the walls (45) and components of the etching chamber. The method comprises the steps of chemically treating a ceramic surface in a chamber containing aluminum nitride, boron carbide, boron nitride, diamond, silicon oxide, silicon carbide, silicon nitride, titanium oxide, titanium carbide, yttrium oxide, zirconium oxide, or a mixture thereof. It is particularly useful when cleaning chemically deposited etching residues.
Description
【0001】[0001]
本発明はエッチングチャンバに関し、また、基板をエッチングし、チャンバの
表面を洗浄および調整する方法に関する。The present invention relates to an etching chamber, and to a method for etching a substrate, cleaning and conditioning a surface of the chamber.
【0002】[0002]
集積回路の製造において、基板上の二酸化シリコン、多結晶シリコン、ケイ化
タングステン、金属の層を所定のパターンでエッチングして、ゲート、バイアス
、コンタクトホール、インターコネクトラインを形成する。エッチングプロセス
では、従来のフォトリソグラフィ方法を用いて、基板上に、パターン化した、酸
化ハードマスクのようなマスク層またはフォトレジスト層を形成し、また、基板
の露出した部分が、静電または誘導結合プラズマによってエッチングされる。一
般に使用されているエッチャントハロゲンガスには、CF4、SF6、NF3とい ったフッ素処理したガスと、Cl2、CCl4、SiCl4、BCl3といった塩素
処理したガス、HBr、Br、CH3Brといった臭素処理したガスが含まれる 。In the manufacture of integrated circuits, layers of silicon dioxide, polycrystalline silicon, tungsten silicide, and metal on a substrate are etched in a predetermined pattern to form gates, vias, contact holes, and interconnect lines. The etching process uses a conventional photolithographic method to form a patterned masking layer or photoresist layer on the substrate, such as an oxidized hard mask, and exposes exposed portions of the substrate to electrostatic or induced Etched by combined plasma. Commonly used etchant halogen gases include fluorinated gases such as CF 4 , SF 6 and NF 3 , chlorinated gases such as Cl 2 , CCl 4 , SiCl 4 and BCl 3 , HBr, Br, CH It contains brominated gas such as 3Br.
【0003】 エッチングプロセスでは、エッチングチャンバは、チャンバ内の壁やその他の
コンポーネント上に堆積する薄いエッチング残留物の層によって汚染される。エ
ッチング残留物層の組成物は、エッチャントガス、エッチングされる材料、基板
に加えるマスク層の組成によって変わる。シリコンをエッチングする場合には、
基板から気化またはスパッタしたシリコン含有気体種がチャンバ環境内にあり、
および金属種をエッチングする場合には、金属イオンがチャンバ環境内にある。
チャンバ内に気体炭化水素または酸素種を形成するために、基板上のレジストま
たはマスク層をエッチャントガスを用いて部分的にエッチングすることもできる
。これらの異なる種がチャンバ環境内で結合し、炭化水素、元素シリコンまたは
金属種を含有し、しばしば酸素、窒素、またはホウ素も含有する重合副次物を形
成する。重合副次物はチャンバの壁およびコンポーネント上に薄いエッチング残
留物の層として堆積する。エッチング残留物層の組成は、局所的に限定した気体
環境の組成に従って、チャンバ全体にかけて幅広く変えることができる。In an etching process, an etching chamber is contaminated by a thin layer of etching residue that deposits on walls and other components in the chamber. The composition of the etch residue layer depends on the etchant gas, the material being etched, and the composition of the mask layer applied to the substrate. When etching silicon,
A silicon-containing gas species vaporized or sputtered from the substrate is in the chamber environment;
And when etching metal species, metal ions are in the chamber environment.
The resist or mask layer on the substrate may be partially etched using an etchant gas to form gaseous hydrocarbon or oxygen species in the chamber. These different species combine within the chamber environment to form a polymerization byproduct containing hydrocarbon, elemental silicon or metal species, often also containing oxygen, nitrogen, or boron. Polymerization by-products deposit as thin layers of etch residue on chamber walls and components. The composition of the etch residue layer can vary widely throughout the chamber, depending on the composition of the locally defined gaseous environment.
【0004】 基板の汚染を防止し、ムラのない均一な化学組成と表面機能を有する内部チャ
ンバ表面を提供するために、エッチングプロセス中に形成された不均一なエッチ
ング残留物層を定期的に洗浄しなければならない。さもないと、チャンバ内で実
施されるエッチングプロセスのエッチング特性が大きく変わってしまう可能性が
ある。従来の湿式洗浄プロセスでは、技師がエッチング装置を定期的に停止して
、酸性薬剤または溶剤を使ってチャンバの壁をこすり洗いしなければならない。
競争の激しい半導体業界では、エッチングチャンバのダウンタイムによって起こ
る基板1枚あたりのコストの増加は望ましくない。また、湿式洗浄プロセスは技
師が手作業で行うため、1セッションずつ異なってしまうことが多々あり、チャ
ンバ内で行われるエッチングプロセスの再生産性を制限してしまう。[0004] Periodic cleaning of the non-uniform etch residue layer formed during the etching process to prevent contamination of the substrate and to provide an internal chamber surface with uniform and uniform chemical composition and surface features. Must. Otherwise, the etching characteristics of the etching process performed in the chamber may change significantly. In a conventional wet cleaning process, a technician must periodically shut down the etcher and scrub the walls of the chamber with an acidic chemical or solvent.
In the highly competitive semiconductor industry, the increased cost per substrate caused by etch chamber downtime is undesirable. Also, since the wet cleaning process is performed manually by a technician, it often differs from one session to another, which limits the productivity of the etching process performed in the chamber.
【0005】 一般に使用されている別のエッチングチャンバ洗浄方法では、エッチングチャ
ンバ内部で生成された、in-situイオン化プラズマを使用してチャンバの壁を洗 浄する。しかしながら、in-situイオン化プラズマ種は非常に強力で、チャンバ の壁とチャンバコンポーネントを急速に腐食してしまう。チャンバ内の腐食され
た部品とコンポーネントを定期的に交換する非常に経費がかかってしまう。また
、強力なプラズマ種によるチャンバ表面およびコンポーネントの表面腐食は、し
ばしばチャンバ内で次に実施されるプラズマエッチングプロセス段階の不安定性
と再生産性の欠如を引き起こしてしまう。例えば、チャンバ内の壁とコンポーネ
ントの露出した表面上の濃度、タイプ、または表面機能における変化は、これら
の表面上のガスおよび気体の粘着係数に影響を及ぼし、またその結果、チャンバ
内の気体プラズマエッチングの化学的性質にも影響してしまう。過剰に活発な表
面機能グループを有するチャンバ表面は、基板のエッチングに必要な気体化学種
の濃度を激減させてしまう。さらに、許容可能な洗浄値を達成するのに必要な比
較的高いプラズマ電力レベルは、システムコンポーネントを損傷し、チャンバの
内部表面を物理的に拭き取る以外に除去方法がない残留副次物を生成する傾向が
ある。例えば、アルミニウムチャンバ表面を洗浄するために使用されるNF3プ ラズマは、非化学プロセスではエッチングできないAlXFY化合物を形成してし
まう。別の例として、Si3N4 CVD堆積装置を洗浄するためにNF3ガスを 使用すると、NXHYF2化合物が形成され、これが排気ポンプまたは真空ポンプ に堆積して排気ポンプの信頼性に影響を及ぼす。[0005] Another commonly used etch chamber cleaning method uses an in-situ ionized plasma generated inside the etch chamber to clean the chamber walls. However, in-situ ionized plasma species are so powerful that they rapidly erode the chamber walls and chamber components. The periodic replacement of corroded parts and components in the chamber is very expensive. Also, surface erosion of chamber surfaces and components by strong plasma species often causes instability and lack of reproducibility of subsequent plasma etching process steps performed in the chamber. For example, changes in the concentration, type, or surface function on the exposed surfaces of the walls and components in the chamber will affect the gas and the sticking coefficient of the gas on these surfaces and, as a result, the gas plasma in the chamber It also affects the etching chemistry. Chamber surfaces with excessively active surface functional groups can dramatically reduce the concentration of gaseous species required to etch a substrate. In addition, the relatively high plasma power levels required to achieve acceptable cleaning values damage system components and create residual by-products that have no alternative but to physically wipe the interior surfaces of the chamber. Tend. For example, NF 3 plasma used to clean aluminum chamber surfaces forms Al X F Y compounds that cannot be etched by non-chemical processes. As another example, the use of NF 3 gas to clean a Si 3 N 4 CVD deposition apparatus forms an N X H Y F 2 compound, which is deposited on an evacuation pump or vacuum pump and which is not reliable. Affect.
【0006】 化学気相成長(CVD)プロセスでは、リモートチャンバ内でマイクロ波によ
って活性化され、さらに静電結合したプラズマin-situによってCVDチャンバ 内でエネルギーを与えられる洗浄ガスを、これらのチャンバ内に形成された比較
的厚く均一なCVD堆積層を洗浄するために使用してきた。従来のCVDプロセ
スでは、アルミニウムまたは二酸化シリコンのような材料の層を基板上に堆積さ
せるためにリアクタンス性ガスが使用される。この堆積プロセスの間、チャンバ
の壁および表面上に形成されたCVD堆積物は、しばしば厚いCVD層として基
板上に堆積される。CVD堆積物はさらに、基板上に堆積した材料と関連する比
較的一定で均一な化合物を含有している。厚く、化学的に均一なCVD堆積は、
ハイパワーのマイクロ波や静電結合プラズマによって洗浄することができる。こ
の例は、本明細書でも参照している米国特許第5,449,411号に説明され
ている。また、別の例では、一般に譲渡された欧州特許第555 546 A1
号が、シリコンのCVDと、NF3またはCF4/O2のマイクロ波プラズマを使 用したCVDチャンバの壁からのシリコン堆積物の除去を開示している。同様に
、ドイツ特許第4,132,559 A1号も、遠隔的に生成したNF3のマイ クロ波プラズマを使ったCVD堆積チャンバの洗浄方法を説明している。In a chemical vapor deposition (CVD) process, a cleaning gas that is activated by microwaves in a remote chamber and energized in the CVD chamber by an inductively coupled plasma in-situ passes through these chambers. Has been used to clean a relatively thick and uniform CVD deposited layer. In conventional CVD processes, a reactive gas is used to deposit a layer of a material such as aluminum or silicon dioxide on a substrate. During this deposition process, the CVD deposits formed on the chamber walls and surfaces are often deposited as thick CVD layers on the substrate. The CVD deposit further contains a relatively constant and uniform compound associated with the material deposited on the substrate. Thick, chemically uniform CVD deposition
It can be cleaned by high-power microwave or electrostatically-coupled plasma. This example is described in U.S. Patent No. 5,449,411, which is also referred to herein. In another example, in commonly assigned European Patent No. 555 546 A1
No. is discloses a CVD silicon, the removal of the silicon deposits from NF 3 or CF 4 / O 2 microwave plasma used for the walls of the CVD chamber. Similarly, German Patent No. 4,132,559 A1 also describes a method of cleaning a CVD deposition chamber using a remotely generated microwave plasma of NF 3 .
【0007】 しかしながら、チャンバ内の厚く、化学量論的に均一なCVD堆積物用のCV
Dチャンバ洗浄プロセスは、エッチングチャンバの内部表面上に形成された薄く
、異なる化合物のエッチング残留物層の洗浄には適していない。薄いエッチング
残留物層は、残留物層を除去した後での洗浄プロセスの停止を困難にし、その結
果、その下のチャンバ表面を広範囲にわたって腐食してしまう。また、チャンバ
の異なる場所におけるエッチング残留物層の様々な化学量論と組成により、全て
の残留物を洗浄することが困難である。例えば、チャンバ流入部または排気部付
近に形成されたエッチング残留物は、基板付近に形成された、より高い濃度の重
合または酸化マスク種を含んでいるエッチング残留物よりも薄く、エッチャント
ガス種(またはエッチングされる材料)の濃度が高い。薄く柔軟な残留物層の下
のチャンバ壁部を腐食することなく、または逆に、厚く、化学的に硬質な残留物
層の洗浄残しをすることなく、様々な化学量論組成のエッチング残留物を均一に
エッチングすることができるプラズマまたはガスを生成することは非常に困難で
ある。これらの理由から、堆積チャンバ内のCVD堆積物の従来の洗浄方法は、
エッチングチャンバの壁やコンポーネント上に形成された極薄で組成の異なるエ
ッチング残留物層を、その下の壁およびコンポーネント表面を損傷または腐食す
ることなく洗浄するためには効果がない。However, CVs for thick, stoichiometrically uniform CVD deposits in the chamber
The D-chamber cleaning process is not suitable for cleaning thin, different compound etch residue layers formed on the interior surfaces of the etching chamber. The thin etch residue layer makes it difficult to stop the cleaning process after removing the residue layer, resulting in extensive corrosion of the underlying chamber surface. Also, the varying stoichiometry and composition of the etch residue layer at different locations in the chamber makes it difficult to clean all residues. For example, the etch residue formed near the chamber inlet or exhaust may be thinner than the etch residue formed near the substrate and containing a higher concentration of polymerized or oxidized mask species, and the etchant gas species (or The concentration of the material to be etched) is high. Etching residues of various stoichiometric compositions without corroding the chamber walls below the thin, flexible residue layer, or conversely, leaving the thick, chemically hard residue layer uncleaned It is very difficult to generate a plasma or gas that can uniformly etch the gas. For these reasons, conventional methods of cleaning CVD deposits in a deposition chamber include:
It is ineffective for cleaning ultra-thin and differently-composited etching residue layers formed on the walls and components of the etching chamber without damaging or corroding the underlying walls and component surfaces.
【0008】 従って、チャンバ内における活性洗浄ガスとエッチング残留物との化学反応を
最大限にし、チャンバ内の露出した表面と洗浄ガスとの反応性を最小限にする処
理プロセスが望ましい。さらに、化学的に付着したエッチャント堆積物を、チャ
ンバ内の化学的に能動な表面から除去し、これらの表面の本来の化学反応性と表
面機能グループを復活させるエッチングチャンバの処理方法がさらに望ましい。
また、チャンバの壁とコンポーネントを過度に腐食することなく、厚さが様々で
、化学量論が不均一なエッチング残留物を除去するチャンバ洗浄プロセスがさら
に望ましい。[0008] Accordingly, a process that maximizes the chemical reaction between the active cleaning gas and the etch residue in the chamber and minimizes the reactivity of the cleaning gas with the exposed surface in the chamber is desirable. Further, a method of treating an etch chamber that removes chemically attached etchant deposits from chemically active surfaces in the chamber and restores the intrinsic chemical reactivity and surface functional groups of these surfaces is further desirable.
It is also desirable to have a chamber cleaning process that removes etch residues of varying thickness and non-uniform stoichiometry without excessively corroding the chamber walls and components.
【0009】[0009]
本発明は、安定性と再生産性が高いエッチングパフォーマンスを提供するため
に、エッチングチャンバ内で基板をエッチングし、エッチングチャンバの壁とコ
ンポーネントから、不均一で組成の異なるエッチング残留物層を除去し、チャン
バ内のセラミック表面を処理および調整する装置および方法を提供する。エッチ
ング段階において、エッチングチャンバ内で基板がエッチングされ、これにより
、薄いエッチング残留物層がエッチングチャンバ内の壁やコンポーネントの表面
上に堆積する。洗浄段階において、例えばリモートチャンバ内にマイクロ波また
は高周波エネルギーを加えることにより、エッチングチャンバに隣接するリモー
トチャンバ内で洗浄ガスが活性化される。エッチングチャンバ内の壁とコンポー
ネント上のエッチング残留物を洗浄するために、この活性洗浄ガスがエッチング
チャンバ内に導入される。この方法は、窒化アルミニウム、炭化ホウ素、窒化ホ
ウ素、ダイアモンド、酸化シリコン、炭化シリコン、窒化シリコン、酸化チタン
、炭化チタン、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、またはその混合物を含有
するセラミック表面に頑固に付着した、またはこの表面と化学反応を生じるエッ
チング残留物を洗浄するのに特に有益であることがわかっている。The present invention etches a substrate in an etching chamber and removes a non-uniform, different composition etch residue layer from the etching chamber walls and components to provide a stable and reproducible etching performance. , An apparatus and method for treating and conditioning a ceramic surface in a chamber. During the etching step, the substrate is etched in the etching chamber, whereby a thin layer of etching residue is deposited on walls and surfaces of components in the etching chamber. In the cleaning step, the cleaning gas is activated in the remote chamber adjacent to the etching chamber, for example by applying microwave or radio frequency energy into the remote chamber. This active cleaning gas is introduced into the etching chamber to clean etching residues on walls and components within the etching chamber. The method comprises a method for stubbornly attaching to a ceramic surface containing aluminum nitride, boron carbide, boron nitride, diamond, silicon oxide, silicon carbide, silicon nitride, titanium oxide, titanium carbide, yttrium oxide, zirconium oxide, or a mixture thereof, Alternatively, it has been found to be particularly useful for cleaning etching residues that undergo a chemical reaction with the surface.
【0010】 例えばシリコン含有層といったある特定の材料をエッチングする場合、一次重
合、酸素、シリコン含有種を含んでおり、厚さが約0.01から約1ミクロンの
比較的薄いエッチング残留物層がチャンバの壁と表面上に形成される。このよう
なエッチャント層は、高流量の活性洗浄ガスの短い噴射を、容積が約40,00
0cm3のチャンバに対して約200から約2000sccmと同等の流量FRで
、約0.5から約100秒の間エッチングチャンバ内に導入することで効果的に
除去できることがわかっている。When etching certain materials, such as silicon-containing layers, a relatively thin etch residue layer containing primary polymerization, oxygen, and silicon-containing species and having a thickness of about 0.01 to about 1 micron is obtained. Formed on chamber walls and surfaces. Such an etchant layer provides a short jet of a high flow of active cleaning gas, with a volume of about 40,000.
It has been found that removal can be effectively accomplished by introducing a flow rate F R equal to about 200 to about 2000 sccm for a 0 cm 3 chamber into the etching chamber for about 0.5 to about 100 seconds.
【0011】 エッチングチャンバからのスループットを増加するためには、基板がエッチン
グチャンバの外に搬送されている間に、または搬送された直後に洗浄プロセスを
実行することが好ましい。また、チャンバ表面または基板表面を腐食することな
くチャンバ内の表面を洗浄および調整するためには、基板をチャンバ内に、また
はチャンバの外に搬送している間に、高流量の活性洗浄ガスの短い噴射を、短時
間の間エッチングチャンバ内に導入することが好ましい。次に、別の基板がチャ
ンバ内に導入され、基板の供給が終了するまで、エッチング、搬送、洗浄および
調整段階が繰り返される。好ましい形態において、チャンバの側壁および表面に
沿ってより多くの洗浄ガスの層流を供給するために、リモートチャンバはエッチ
ングチャンバよりも高圧に維持されている。In order to increase the throughput from the etching chamber, it is preferable to perform the cleaning process while the substrate is being transported out of the etching chamber or immediately after the substrate is transported. Also, in order to clean and condition the surfaces in the chamber without corroding the chamber surface or the substrate surface, a high flow rate of active cleaning gas may be applied while the substrate is being transported into or out of the chamber. Preferably, a short jet is introduced into the etching chamber for a short time. Next, another substrate is introduced into the chamber, and the etching, transporting, cleaning and conditioning steps are repeated until the supply of the substrate is completed. In a preferred form, the remote chamber is maintained at a higher pressure than the etch chamber to provide more laminar flow of the cleaning gas along the sidewalls and surfaces of the chamber.
【0012】 さらに、本発明の別の面によれば、エッチング残留物と非常に反応しやすいエ
ッチングチャンバ表面の優れた洗浄および調整は、チャンバ内に活性ガスを、複
数の個別の段階において導入することで達成できることがわかっている。マルチ
サイクル調整プロセスは、(i)リモートチャンバ内のガスアクティベーターを
第1電力レベルに維持することにより形成された第1活性洗浄ガスを、エッチン
グチャンバ内に導入する第1段階と、(ii)リモートチャンバ内のガスアクテ
ィベーターを、第1電力レベルとは異なる第2電力レベルに維持することにより
形成された第2活性洗浄ガスを、エッチングチャンバ内に導入する第2段階を少
なくとも1つ備えている。第1段階における洗浄ガスは、基板付近のチャンバの
壁とコンポーネントにおける硬く厚いエッチング残留物を除去することができる
、より分解され化学反応性の高い種を含有している。第2洗浄段階における洗浄
ガスは、セラミック表面のような表面をより穏やかに処理および調整するために
、低電力レベルで活性化される。各洗浄段階の継続時間は約0.5から約100
秒間であり、より好ましくは約0.5から約24秒間である。マルチサイクルプ
ロセスは、チャンバの壁を処理し、エッチング残留物の濃度を所望のレベルにま
で減衰するのに十分な回数だけ繰り返すことが可能である。Further, in accordance with another aspect of the invention, good cleaning and conditioning of the etching chamber surface that is highly reactive with etching residues introduces an active gas into the chamber in a plurality of discrete steps. Know that this can be achieved. The multi-cycle conditioning process includes: (i) introducing a first active cleaning gas formed by maintaining a gas activator in the remote chamber at a first power level into the etching chamber; At least one second step is provided for introducing a second active cleaning gas, formed by maintaining the gas activator in the chamber at a second power level different from the first power level, into the etching chamber. The cleaning gas in the first stage contains more decomposed and more reactive species that can remove hard and thick etching residues on the chamber walls and components near the substrate. The cleaning gas in the second cleaning stage is activated at a lower power level to treat and condition surfaces such as ceramic surfaces more gently. The duration of each washing step is from about 0.5 to about 100
Seconds, more preferably from about 0.5 to about 24 seconds. The multi-cycle process can be repeated a sufficient number of times to treat the walls of the chamber and attenuate the concentration of etch residues to a desired level.
【0013】 また別の面において、本発明は、プロセスガスをエッチングチャンバ内に導入
するプロセスガス入口と、基板をエッチングするためにプロセスガスからプラズ
マを形成するプラズマ発生装置と、消費したプロセスガスをエッチングチャンバ
から排気する排気システムとを備えたエッチングチャンバを備えたエッチング装
置に関する。活性洗浄ガスの生成には、エッチングチャンバに隣接するリモート
チャンバが使用される。ガス分配システムは、(i)活性洗浄ガスをリモートチ
ャンバからエッチングチャンバへと搬送するガス管路と、(ii)活性洗浄ガス
の流れをチャンバの1つ以上の内部表面に、実質的に平行に且つ隣接するように
方向付けるガス流分配器と、(iii)ガス流分配器内への活性洗浄ガスの流れ
を調整するガス流調整器とを備えている。ガス流分配器は、薄いエッチング残留
物層を有するチャンバの一部を腐食することなく、より厚いエッチング残留物層
を優先的に除去するために、活性洗浄ガスの流れをこれらの範囲に方向付ける、
厚いエッチング残留物層を有するチャンバ内の表面に隣接して配置されたノズル
を備えていることが好ましい。In another aspect, the present invention provides a process gas inlet for introducing a process gas into an etching chamber, a plasma generator for forming a plasma from the process gas to etch a substrate, The present invention relates to an etching apparatus provided with an etching chamber provided with an exhaust system for exhausting air from an etching chamber. A remote chamber adjacent to the etching chamber is used to generate the active cleaning gas. The gas distribution system includes: (i) a gas conduit for transporting the active cleaning gas from the remote chamber to the etching chamber; and (ii) directing a flow of the active cleaning gas substantially parallel to one or more interior surfaces of the chamber. And (iii) a gas flow regulator for regulating the flow of the active cleaning gas into the gas flow distributor. The gas flow distributor directs the flow of the active cleaning gas to these areas to preferentially remove the thicker etch residue layer without corroding portions of the chamber having the thinner etch residue layer. ,
Preferably, there is provided a nozzle located adjacent to a surface in the chamber having a thick layer of etching residue.
【0014】 本発明のこれらおよびその他の特徴、性質、利点は、本発明の例を説明する図
面、説明、添付の請求項からより明白に理解される。以下に示す説明と図面は、
本発明の例証的な特徴を説明するものであり、これらの特徴の各々は、単に特定
の図面の状況のみにおいてだけでなく、本発明において一般的に使用できるもの
であり、また、本発明はこれらの特徴のあらゆる組み合わせを含む。[0014] These and other features, properties, and advantages of the present invention will be more clearly understood from the drawings, description, and appended claims, which illustrate examples of the present invention. The description and drawings shown below are:
It illustrates illustrative features of the present invention, each of which can be used generally in the present invention, not merely in the context of a particular drawing, and Includes any combination of these features.
【0015】[0015]
装置20は、図1に略図で示すように、本発明による基板25をエッチングす
るために適しており、基板を処理するためのプロセスゾーンを画定する密閉され
た注入チャンバ30、活性洗浄ガスを形成するリモートチャンバ40、基板のカ
セットを保持するために低圧に維持されているロードロックトランスファエリア
(図示せず)を備えている。ここで示す装置20特定の実施例は、半導体基板2
5の処理に適しており、また、本発明を説明するためのみに提供されており、本
発明の範囲を限定するために使用されてはならない。装置20の特別な特徴は、
1996年2月2日出願の米国特許明細書、出願番号第08/597,445号
"RF Plasma Reactor with Hybrid Condu ctor and Multi−Radius Dome Ceiling"と 、1993年2月15日出願の米国特許明細書、出願番号第08/389,88
9号に説明されている。これらの明細書については本明細書中で参照している。
密閉された注入チャンバ30は、金属、セラミック、ガラス、ポリマー、また複
合材料を含むさまざまな材料の内の1つで製造した側壁45と底部壁50とを備
えている。エッチングチャンバ30内に画定されたプロセスゾーンは、基板25
の直ぐ上にあってこれを包囲しており、また、容積が少なくとも約10,000
cm3、さらに好ましくは約10,000から約50,000cm3である。密閉
された注入チャンバ30を製造するためには、アルミニウム、陽極酸化アルミニ
ウム、"HAYNES 242"、"Al−6061"、"SS 304"、"SS 316"、INCONELを含む金属が一般に用いられるが、中でも陽極酸化ア ルミニウムが好ましい。Apparatus 20 is suitable for etching a substrate 25 according to the present invention, as schematically shown in FIG. 1, and forms a sealed injection chamber 30 defining a process zone for processing the substrate, forming an active cleaning gas. The remote chamber 40 includes a load lock transfer area (not shown) maintained at a low pressure for holding a cassette of substrates. A particular embodiment of the apparatus 20 shown here is the semiconductor substrate 2
5 and is provided only to illustrate the present invention and should not be used to limit the scope of the present invention. Special features of the device 20 include:
U.S. patent specification filed Feb. 2, 1996, Ser. No. 08 / 597,445.
"RF Plasma Reactor with Hybrid Conductor and Multi-Radius Dome Ceiling", US Patent Specification filed February 15, 1993, application number 08 / 389,88.
This is described in No. 9. These specifications are referenced herein.
The sealed injection chamber 30 includes a side wall 45 and a bottom wall 50 made of one of a variety of materials, including metals, ceramics, glass, polymers, and composites. The process zone defined in the etching chamber 30
Directly above and surrounding it, and having a volume of at least about 10,000
cm 3 , more preferably from about 10,000 to about 50,000 cm 3 . Metals including aluminum, anodized aluminum, "HAYNES 242", "Al-6061", "SS 304", "SS 316", INCONEL are commonly used to produce a sealed injection chamber 30; Among them, anodized aluminum oxide is preferred.
【0016】 プロセスゾーンは、平坦、長方形、弓状、円錐形、ドーム型、またはマルチラ
ディアスドーム型のシーリング55を備えている。プラズマゾーン内でエッチャ
ントガスの分解を増加させるために、プラズマプロセスゾーンの容積全体にかけ
てプラズマソースパワーを一定に分配できるように、シーリング55はドーム型
であることが好ましい。この例として、1996年2月5日出願のMa等による
米国特許明細書、出願番号第08/596,960号"Plasma Proc ess for Etching Multicomponent Alloy
s"がある。これについては本明細書中で参照している。ドーム型シーリング5 5は、基板25付近での分解されたイオンの再結合損失を減少させ、これにより
平坦なシーリングと比べて、基板全体にかけてプラズマイオンの密度が一定にな
る。これは、イオン再結合損失がシーリング55の付近で起こり、ドーム型シー
リングは、平坦なシーリングよりも基板の中央60からの距離が長いためである
。ドーム型シーリング55は、プラーナ(すなわち平坦なドーム型)、円錐形、
切頭円錐形、円筒形、または、基板25上にドーム型の面を提供する、これらの
形の他の組み合わせであってよい。The process zone comprises a flat, rectangular, arcuate, conical, dome-shaped or multi-radius dome-shaped ceiling 55. In order to increase the decomposition of the etchant gas in the plasma zone, the sealing 55 is preferably dome-shaped so that the plasma source power can be distributed uniformly over the entire volume of the plasma processing zone. An example of this is U.S. Patent Application Ser. No. 08 / 596,960, filed Feb. 5, 1996, entitled "Plasma Procedures for Etching Multicomponent Alloy."
s ". This is referred to herein. The dome-shaped ceiling 55 reduces the recombination loss of decomposed ions near the substrate 25, thereby reducing the flattened ceiling. The density of the plasma ions is constant over the entire substrate, because ion recombination losses occur near the ceiling 55, and the dome-type ceiling has a longer distance from the center 60 of the substrate than a flat ceiling. The dome-shaped ceiling 55 has a prana (ie, flat dome), conical shape,
It may be frusto-conical, cylindrical, or other combinations of these shapes that provide a dome-shaped surface on the substrate 25.
【0017】 ガスフローメータ80を操作するプロセスガス供給源70とガスフロー制御シ
ステム75を含む分配システム65を介して、プロセスガスが注入チャンバ30
内に導入される。ガス分配システム65は、基板25(図示のとおり)の周囲に
配置したガス出口85か、または注入チャンバ30のシーリングに取り付けた、
内部に出口を備えた(図示せず)シャワーヘッドを設けることもできる。消費さ
れたプロセスガスとエッチャント副次物は、注入チャンバ30内で最低限の圧力
、約10-3mTorrを達成することが可能な排気部90(一般に、1000リ
ットル/秒のラフィングポンプを含む)を介して、プロセスチャンバ30から排
気される。排気部90内には、消費したプロセスガスの流れとチャンバ30内の
プロセスガスの圧力とを制御するためにスロットルバルブ95が設けられている
。基板の表面105全体にかけて、気体をより対称的および均一に分配するため
に、非対称ポンピングチャネル100を用いて、チャンバ30からガスを外に押
し出すことが好ましい。Through a distribution system 65 including a process gas supply 70 that operates a gas flow meter 80 and a gas flow control system 75, process gas is injected into the injection chamber 30.
Introduced within. The gas distribution system 65 may be attached to the gas outlet 85 located around the substrate 25 (as shown) or to the sealing of the injection chamber 30.
A shower head with an outlet inside (not shown) can also be provided. Consumed process gas and etchant by-products are pumped 90 (typically including a 1000 l / s roughing pump) capable of achieving a minimum pressure of about 10 −3 mTorr in the injection chamber 30. Is exhausted from the process chamber 30 via A throttle valve 95 is provided in the exhaust unit 90 to control the flow of the consumed process gas and the pressure of the process gas in the chamber 30. Preferably, the gas is forced out of the chamber 30 using an asymmetric pumping channel 100 to distribute the gas more symmetrically and uniformly across the surface 105 of the substrate.
【0018】 電界をチャンバのプロセスゾーン内に結合するプラズマ発生装置110を用い
て、チャンバ30内に導入されたプロセスガスからプラズマが形成される。適切
なプラズマ発生装置110は、プロセスチャンバ30の中央を通ってのび、基板
25の平面に対して垂直な縦垂直軸と一致する中央軸と円形対称を持つ、1つ以
上のインダクタコイルから成るインダクタアンテナ115を備えている。インダ
クタアンテナ115は、巻数が1から10、より一般的には巻数が2から6であ
ることが好ましい。米国特許明細書第08/648,254号で説明されている
ように、プラズマとの近接結合との強力な誘導束連結を提供し、これにより、基
板25付近のプラズマゾーン内でより高いプラズマイオン密度を得るために、シ
ーリング55付近に所望の電流とアンテナターン(d/dt)(N=1)を備え
た製品を提供するべく、装置と多数のソレノイドセルが選択される。インダクタ
アンテナ115がドームシーリング55付近に配置されている場合には、チャン
バ30のシーリングは、高周波フィールドに対して透過性を有する、機械加工し
た二酸化シリコンの板のような、または湾曲した形状にするために互いに接着さ
れたシリコンまたは二酸化シリコンのタイルのような誘電体材料を備えている。
好ましくは、プロセスチャンバ30の側壁45の周囲を包囲するインダクタコイ
ル115は、イオン密度がインダクタコイル115付近の局所的なイオン化によ
って影響されるために、基板中央60にかけて直接プラズマイオン密度を高める
「平坦な」ドーム型をしたマルチラディアスドーム型のインダクタコイルであり
、マルチラディアスインダクタコイルは、半球形コイルよりも基板中央60に近
いほうがよい。別の好ましい実施例では、シーリング55は、少なくとも中央半
径Rとコーナー半径rとを有するマルチラディアスドームを備えており、ここで
、rは中央半径Rよりも小さく、R/rは約2から約10である。A plasma is formed from the process gas introduced into the chamber 30 using a plasma generator 110 that couples the electric field into the process zone of the chamber. A suitable plasma generator 110 includes an inductor comprising one or more inductor coils extending through the center of the process chamber 30 and having a circular symmetry with a central axis coincident with a vertical axis perpendicular to the plane of the substrate 25. An antenna 115 is provided. The inductor antenna 115 preferably has 1 to 10 turns, more generally 2 to 6 turns. Providing a strong inductive flux connection with the proximity coupling with the plasma, as described in US patent application Ser. No. 08 / 648,254, which allows higher plasma ions in the plasma zone near the substrate 25. To obtain the density, the device and multiple solenoid cells are selected to provide a product with the desired current and antenna turn (d / dt) (N = 1) near the ceiling 55. If the inductor antenna 115 is located near the dome ceiling 55, the ceiling of the chamber 30 is shaped like a machined silicon dioxide plate or curved, transparent to high frequency fields. For example, a dielectric material such as a silicon or silicon dioxide tile bonded to one another.
Preferably, the inductor coil 115 surrounding the perimeter of the sidewall 45 of the process chamber 30 has a “flat”, which increases the plasma ion density directly toward the substrate center 60 because the ion density is affected by local ionization near the inductor coil 115. This is a dome-shaped multi-radius dome-shaped inductor coil, and the multi-radius inductor coil is preferably closer to the substrate center 60 than the hemispherical coil. In another preferred embodiment, the ceiling 55 comprises a multi-radius dome having at least a central radius R and a corner radius r, where r is less than the central radius R and R / r is about 2 to about It is 10.
【0019】 さらに、磁気拡大したリアクタを使って、プラズマゾーン内で形成されたプラ
ズマを拡張することもできる。ここで、プラズマの密度と均一性を増すべくプラ
ズマゾーンに磁界を適用するために、永久磁石または電磁気コイルのような磁界
発生装置(図示せず)を使用する。本明細書中でも参照している1989年6月
27年出願の、米国特許第4,842,683号に説明されているように、磁界
は、基板25の平面に対して平行に回転する磁界の軸を有する回転磁界を備えて
いることが好ましい。チャンバ30内の磁界は、プラズマ内に形成されたイオン
の密度を高めるのに十分強力であり、CMOSゲートのような特徴へのチャージ
アップダメージを減少させるように十分に均一である。一般に、基板の表面10
5上で測定された磁界は500ガウスよりも小さく、さらに一般的には約10か
ら約100ガウスであり、最も一般的には約10ガウスから約30ガウスである
。Further, the plasma formed in the plasma zone can be expanded using a magnetically expanded reactor. Here, a magnetic field generator (not shown) such as a permanent magnet or an electromagnetic coil is used to apply a magnetic field to the plasma zone to increase the density and uniformity of the plasma. As described in U.S. Pat. No. 4,842,683, filed Jun. 27, 1989, which is incorporated herein by reference, the magnetic field is generated by a magnetic field rotating parallel to the plane of the substrate 25. Preferably, a rotating magnetic field having an axis is provided. The magnetic field in chamber 30 is strong enough to increase the density of ions formed in the plasma and uniform enough to reduce charge-up damage to features such as CMOS gates. Generally, the surface 10 of the substrate
The magnetic field measured on 5 is less than 500 Gauss, more typically from about 10 to about 100 Gauss, and most typically from about 10 Gauss to about 30 Gauss.
【0020】 インダクタアンテナ115に加えて、チャンバ30内のプラズマイオンを加速
するか或いはエネルギーを与えるために、1つ以上のプロセス電極を使用するこ
とができる。プロセス電極は第1電極120を備えている。第1電極はプロセス
チャンバ30の壁、例えばチャンバのシーリング55および/または側壁45を
形成する。第1電極120は、基板25の下にある第2電極125と静電的に結
合している。電極電圧供給源155が、第1電極120、第2電極125を互い
に異なる電位に維持する高周波電位を供給する。インダクタアンテナ115に加
えられる高周波電圧の周波数は、一般に約50KHzから約60MHzであり、
より一般には約13.56MHzであり、また、アンテナに加えられる高周波電
圧の電力レベルは約100から約5000ワットである。In addition to inductor antenna 115, one or more process electrodes can be used to accelerate or energize plasma ions in chamber 30. The process electrode has a first electrode 120. The first electrode forms a wall of the process chamber 30, for example, the ceiling 55 and / or the side wall 45 of the chamber. First electrode 120 is electrostatically coupled to second electrode 125 below substrate 25. An electrode voltage supply 155 supplies a high-frequency potential for maintaining the first electrode 120 and the second electrode 125 at different potentials. The frequency of the high frequency voltage applied to the inductor antenna 115 is generally about 50 KHz to about 60 MHz,
More typically, it is about 13.56 MHz, and the power level of the high frequency voltage applied to the antenna is about 100 to about 5000 watts.
【0021】 密閉されたチャンバ30は、異なる機能を果たす1つ以上のセラミック面を備
えている。例えば、ある実施例において、プロセスチャンバの壁45、50、5
5は、特にエッチャントガス合成物といった化学薬品による腐食から壁を保護す
るために、炭化ホウ素、窒化ホウ素、シリコン、酸化シリコン、炭化シリコン、
窒化シリコンのようなセラミック材料でコーティングされている。たとえば、炭
化ホウ素は、フッ素と化合したガス環境内において腐食からチャンバの側壁45
を保護するのに有益である。また、別の例として、チャンバ30内にプロセスガ
スを開放するために、サファイア(酸化アルミニウム)ガス分配板を使用するこ
とができる。The sealed chamber 30 has one or more ceramic surfaces that perform different functions. For example, in one embodiment, process chamber walls 45, 50, 5,
5 includes boron carbide, boron nitride, silicon, silicon oxide, silicon carbide, especially for protecting the wall from corrosion by chemicals such as etchant gas compounds.
It is coated with a ceramic material such as silicon nitride. For example, boron carbide can be used in a gas environment combined with fluorine to prevent corrosion from chamber sidewalls 45.
It is useful for protecting. As another example, a sapphire (aluminum oxide) gas distribution plate can be used to release the process gas into the chamber 30.
【0022】 チャンバ内で有益な別のセラミック面は、上に基板25を受けるためのセラミ
ック受容面140を備えた単一相セラミック部材135のものである。適切なセ
ラミック材料には、1つ以上の窒化アルミニウム、炭化ホウ素、ダイアモンド、
酸化シリコン、炭化シリコン、窒化シリコン、酸化チタン、炭化チタン、酸化イ
ットリウム、酸化ジルコニウムが含まれる。セラミック部材135は、約10%
よりも低い有孔性を有する低有孔性のセラミックから製造される。誘電性材料の
熱伝導性は、約80から約240W/mKといった高い伝導性を有する、例えば
ダイアモンドまたは窒化アルミニウムであることが好ましい。一体の単一相セラ
ミック部材を形成するべく、セラミック材料が第2電極を完全に包囲することが
できるように、第2電極125はセラミック部材135に埋め込まれている。第
2電極は、アルミニウム、銅、金、モリブデン、タンタル、チタン、タングステ
ン、そしてその合金のような伝導性金属から製造されており、さらに、セラミッ
ク部材135とそれに埋め込まれた電極125との熱燒結を許容する例えばタン
グステン、タンタル、モリブデンといった高融点の耐火金属であることがより好
ましい。電極125を埋め込んだセラミック部材135は、セラミックパウダと
低濃度の有機結合材料との混合物から、平衡加圧法、熱加圧法、鋳造法、テープ
キャスティング法で製造することができる。Another useful ceramic surface in the chamber is that of a single-phase ceramic member 135 having a ceramic receiving surface 140 for receiving the substrate 25 thereon. Suitable ceramic materials include one or more of aluminum nitride, boron carbide, diamond,
Silicon oxide, silicon carbide, silicon nitride, titanium oxide, titanium carbide, yttrium oxide, and zirconium oxide are included. The ceramic member 135 is about 10%
It is made from a low porosity ceramic having a lower porosity. The thermal conductivity of the dielectric material is preferably high, such as diamond or aluminum nitride, having a high conductivity of about 80 to about 240 W / mK. The second electrode 125 is embedded in the ceramic member 135 so that the ceramic material can completely surround the second electrode to form a unitary single-phase ceramic member. The second electrode is made of a conductive metal such as aluminum, copper, gold, molybdenum, tantalum, titanium, tungsten, and alloys thereof, and is further thermally sintered between the ceramic member 135 and the electrode 125 embedded therein. It is more preferable to use a high melting point refractory metal such as tungsten, tantalum, or molybdenum that allows the above. The ceramic member 135 in which the electrode 125 is embedded can be manufactured from a mixture of ceramic powder and a low-concentration organic bonding material by an equilibrium pressing method, a hot pressing method, a casting method, or a tape casting method.
【0023】 一体の単一相セラミック部材135内に埋め込まれた第2電極125は、「ホ
ット」高周波電位が加えられるソールコンダクタであり、チャンバ内のその他の
電極は、第2電極125に対して、電気接地または浮動電位を含む異なる電位に
維持される。第2電極は一体形のセラミック部材135に埋め込まれているため
、追加の絶縁シールドでチャンバ30から電気的に絶縁される必要はなく、その
ため、第2電極125と接地したチャンバ壁45、50との間に起こるチャンバ
30内の寄生キャパシタンスインピーダンス負荷を減少することができる。さら
に、チャンバ30内には絶縁体シールドがないため、チャンバ底部50の全体に
かけてのびる直径を有する範囲をカバーするために、従来の陰極よりも広い能動
電極範囲を提供しながら、第2電極125の能動範囲を増やすことができる。第
2電極125はまた、静電チャック145としても機能する。静電チャックは、
第2電極125へと接続するためにセラミック部材135を通って挿入された電
気コンダクタ150を介して加えられるDCチャッキング電圧を用いて、セラミ
ック部材135の受容面140に基板25を静電的に保持するための静電荷を発
生する。The second electrode 125 embedded within the integral single-phase ceramic member 135 is a sole conductor to which a “hot” radio frequency potential is applied, and the other electrodes in the chamber are relative to the second electrode 125. , Different electrical potentials, including electrical ground or floating potential. Since the second electrode is embedded in the one-piece ceramic member 135, it need not be electrically insulated from the chamber 30 by an additional insulating shield, so that the second electrode 125 and the grounded chamber walls 45, 50 The parasitic capacitance impedance load in the chamber 30 that occurs during the period can be reduced. Furthermore, since there is no insulator shield in the chamber 30, the second electrode 125 is provided with a wider active electrode area than a conventional cathode to cover the area having a diameter that extends throughout the chamber bottom 50. The active range can be increased. The second electrode 125 also functions as the electrostatic chuck 145. The electrostatic chuck is
The substrate 25 is electrostatically applied to the receiving surface 140 of the ceramic member 135 using a DC chucking voltage applied via an electrical conductor 150 inserted through the ceramic member 135 to connect to the second electrode 125. Generates an electrostatic charge for holding.
【0024】 第1電極120、第2電極125は、第2電極125へプラズマが発生させる
高周波電圧を供給するAC電圧供給源160と、電極125へチャッキング電圧
を供給するDC電圧供給源165とを含む電極電圧供給源155によって、互い
に電気的にバイアスされている。AC電圧供給源160はチャンバ30内で静電
的に結合したプラズマを形成するために、1つ以上の13.56MHZから40
0KHzの周波数を有する電圧を発する高周波を供給する。電極125に加えら
れる高周波バイアス電流の電力レベルは、一般に約50Wから約3000Wであ
る。チャック145に基板25を保持する静電荷を形成するために、電極125
に別のDC電圧が加えられる。電極126にDCチャッキング電力を供給するた
めに、高周波電力がブリッジ回路、電気フィルタと結合する。The first electrode 120 and the second electrode 125 include an AC voltage supply 160 that supplies a high-frequency voltage generated by plasma to the second electrode 125 and a DC voltage supply 165 that supplies a chucking voltage to the electrode 125. Are electrically biased to each other by an electrode voltage supply 155 including AC voltage supply 160 may be used to form one or more 13.56 MHZ to 40 to form an electrostatically coupled plasma within chamber 30.
It supplies a high frequency which emits a voltage having a frequency of 0 KHz. The power level of the high frequency bias current applied to electrode 125 is typically between about 50W and about 3000W. In order to form an electrostatic charge holding the substrate 25 on the chuck 145, the electrode 125
Is applied with another DC voltage. The high frequency power is coupled to a bridge circuit, an electrical filter, to provide DC chucking power to the electrodes 126.
【0025】 エッチング装置20はさらに、石英管のようなリモートチャンバ40を備えて
いる。リモートチャンバは、エッチングチャンバ30のプロセスゾーン付近で、
ガス管路170を介してこれと接続している。リモートチャンバ40は、イオン
化または分解によって洗浄ガスを活性するために、チャンバ30内へのマイクロ
波または高周波エネルギーの供給に使用されるガスアクティベーター175を備
えている。マイクロ波エネルギーが供給されると、洗浄ガスが分解されて非負荷
の原子を形成する。例えば、Cl2が分解して塩素を形成する。例えば誘導また は静電結合によって、リモートチャンバ40に高周波エネルギーが加えられると
、リモートチャンバ内で洗浄ガスが負荷およびイオン化された化学種を形成する
。The etching apparatus 20 further includes a remote chamber 40 such as a quartz tube. The remote chamber is located near the process zone of the etching chamber 30,
It is connected to this via a gas line 170. The remote chamber 40 includes a gas activator 175 used to supply microwave or radio frequency energy into the chamber 30 to activate the cleaning gas by ionization or decomposition. When supplied with microwave energy, the cleaning gas is decomposed to form unloaded atoms. For example, Cl 2 decomposes to form chlorine. When high frequency energy is applied to the remote chamber 40, for example, by inductive or capacitive coupling, the cleaning gas forms loaded and ionized species within the remote chamber.
【0026】 ガスアクティベーター175は、高度に分解されたガスの形成によってリモー
トチャンバ内の洗浄および調整ガスを化学的に活性するマイクロ波を供給するこ
とが好ましい。この場合、図1に略図的に示しているように、ガスアクティベー
ター175はマイクロ波導波管180を備えている。このマイクロ波導波管は、
マサチューセッツ州ウーバンにあるApplied Science & Te
chnology社から販売されている"ASTEX"マイクロ波プラズマ発生装
置のようなマイクロ波発生装置185によって動力供給される。一般に、マイク
ロ波発生装置185は、マイクロ波チューニングアセンブリ190と、2.54
GHzの周波数においてマイクロ波を発生することができるマグネトロンマイク
ロ波発生装置195とを備えている。一般に、マグネトロン195は強力なマイ
クロ波発振器を備えている。このマイクロ波発振器において、中央陰極付近の電
子雲の位置エネルギーが、陰極周囲で放射状に離間した一連の空洞共振器内でマ
イクロ波エネルギーに転換される。マグネトロン195の共振周波数は、共振器
の空洞の物理寸法によって決定される。The gas activator 175 preferably provides a microwave that chemically activates the cleaning and conditioning gas in the remote chamber by the formation of highly decomposed gas. In this case, the gas activator 175 comprises a microwave waveguide 180, as shown schematically in FIG. This microwave waveguide
Applied Science & Te in Woburn, Mass.
Powered by a microwave generator 185, such as the "ASTEX" microwave plasma generator available from TN. Generally, microwave generator 185 includes microwave tuning assembly 190 and 2.54
And a magnetron microwave generator 195 capable of generating microwaves at a frequency of GHz. Generally, the magnetron 195 comprises a powerful microwave oscillator. In this microwave oscillator, the potential energy of the electron cloud near the central cathode is converted to microwave energy in a series of cavities radially spaced around the cathode. The resonance frequency of the magnetron 195 is determined by the physical dimensions of the cavity of the resonator.
【0027】 第2ガス供給システム200は、電子操作されるバルブ205と、使用者が選
択した流量における流動制御機構とを介して、リモートチャンバ40に洗浄ガス
を供給する。次に、マイクロ波を発生させるために、マイクロ波発生装置制御シ
ステムがマイクロ波発生装置185に電力を供給し、発生したマイクロ波が導波
管180によってリモートチャンバ40へと伝搬される。活性洗浄ガスは、ガス
管路を備えたガス分配システムを介してリモートチャンバ40からエッチングチ
ャンバ30へと伝搬される。任意で、管路170内にフィルタが配置される。活
性ガスがエッチングチャンバ30に入る前に管路170内に配置されたフィルタ
を通過することにより、反応種の活性中に形成された微粒子物質が除去される。
説明した実施例において、フィルタは、約0.01から0.03ミクロンの孔を
備えたセラミック材料で製造されている。この他にも、テフロン(TM DuP
ont de Nemours社)、ポリイミド、不活性炭素、または硫黄とい
った材料も使用できる。例えば、洗浄ガスがCF4またはSF6、またはその他の
炭素または硫黄を含むハロゲン化合物を有しており、硫黄種の活性炭素が活性化
処理の副次物として現れる。一般的に、エッチングチャンバ環境の汚染を防止す
るために、このような炭素または硫黄生成物を除去することが望ましい。The second gas supply system 200 supplies the cleaning gas to the remote chamber 40 via an electronically operated valve 205 and a flow control mechanism at a flow rate selected by the user. Next, in order to generate microwaves, the microwave generator control system supplies power to the microwave generator 185, and the generated microwave is propagated by the waveguide 180 to the remote chamber 40. The active cleaning gas is propagated from the remote chamber 40 to the etching chamber 30 via a gas distribution system with gas lines. Optionally, a filter is located in line 170. By passing the active gas through a filter located in conduit 170 before entering the etching chamber 30, particulate matter formed during the activation of the reactive species is removed.
In the described embodiment, the filter is made of a ceramic material with pores of about 0.01 to 0.03 microns. In addition, Teflon (TM DuP
Materials such as ont de Nemours, polyimide, inert carbon, or sulfur can also be used. For example, the cleaning gas may include CF 4 or SF 6 , or other carbon or sulfur containing halogen compounds, and activated carbon of sulfur species may appear as a by-product of the activation process. Generally, it is desirable to remove such carbon or sulfur products to prevent contamination of the etch chamber environment.
【0028】 マイクロ波のかわりに、リモートチャンバ40内、またはその付近にある静電
または誘電結合したソースから供給される高周波エネルギーを用いて洗浄ガスを
活性化することもできる。図4に示すように、適切な高周波エネルギータイプガ
スアクティベーターはインダクタアンテナを備えている。このインダクタアンテ
ナは、リモートチャンバ40の中心を通ってのびる縦垂直軸と一致する中心軸に
対して円形の対称性を有する1つ以上のインダクタコイルから成っている。ある
いは、ガスアクティベーターは、図3に示すように、チャンバ40内に静電結合
フィールドを形成するためにリモートチャンバ40内に配置された1対の電極を
備えていてもよい。Instead of microwaves, the cleaning gas can be activated using high frequency energy supplied from an electrostatic or dielectrically coupled source in or near the remote chamber 40. As shown in FIG. 4, a suitable high frequency energy type gas activator includes an inductor antenna. The inductor antenna comprises one or more inductor coils having a circular symmetry with respect to a central axis extending through the center of the remote chamber 40 and coincident with a vertical axis. Alternatively, the gas activator may include a pair of electrodes located within the remote chamber 40 to form an electrostatic coupling field within the chamber 40, as shown in FIG.
【0029】 ガス分配システムはさらに、活性洗浄ガスの流れをチャンバ30の1つ以上の
内部表面に、実質的に平行に且つ隣接するように方向付けるガス流分配器215
と、活性洗浄ガスの流れをガス流分配器215内へと調整するためのガス流調整
器220とを備えている。ガス流調整器は、リモートチャンバ40への洗浄ガス
の流れを、所定のまたは使用者が設定したガス流量で制御するために、従来のコ
ンピュータ制御システム230で操作する流れ制御バルブ205または225を
備えている。任意で、別のバルブと流動制御機構(図示せず)を介して、キャリ
アガスソースをリモート活性チャンバ40に接続することもできる。キャリアガ
スは、活性洗浄ガスをエッチングチャンバ30へ搬送する助けをするものであり
、また、特定の洗浄プロセスに対して非反応であるか、またはこれと適合するあ
らゆる従来のガスであってよい。例えば、適切なキャリアガスは、アルゴン、窒
素、ヘリウム、ハロゲン、または酸素であってよい。キャリアガスはまた、エッ
チングチャンバ30内で活性化した気体種を開始および/または安定させること
により、洗浄プロセスの補助の役割を果たす。The gas distribution system further includes a gas flow distributor 215 that directs the flow of the active cleaning gas substantially parallel and adjacent to one or more internal surfaces of the chamber 30.
And a gas flow regulator 220 for regulating the flow of the active cleaning gas into the gas flow distributor 215. The gas flow regulator includes a flow control valve 205 or 225 operated by a conventional computer control system 230 to control the flow of the cleaning gas to the remote chamber 40 at a predetermined or user set gas flow rate. ing. Optionally, the carrier gas source can be connected to the remote activation chamber 40 via another valve and flow control mechanism (not shown). The carrier gas assists in delivering the active cleaning gas to the etching chamber 30 and may be any conventional gas that is non-reactive or compatible with a particular cleaning process. For example, a suitable carrier gas may be argon, nitrogen, helium, halogen, or oxygen. The carrier gas also assists in the cleaning process by initiating and / or stabilizing the activated gaseous species in the etching chamber 30.
【0030】 ガス流分配器215は、活性洗浄ガスの流れをチャンバの側壁45の表面、底
部壁50またはコンポーネントの表面といったチャンバ30の内部の1つ以上の
表面に、概して平行に又は隣接して方向付ける。洗浄ガスの流れを特定のチャン
バ表面と実質的に平行に向けることにより、これらの表面付近に、洗浄ガスのよ
り集中した層流を提供することができ、エッチング残留物を除去し、チャンバ表
面をより効果的に扱い、調整することができる。図3に示す形態では、ガス分配
器は、チャンバ30の中央軸周囲に対称的に配置された複数のガス注入ノズル2
35a、b、cを備えている。これらのノズルは、チャンバ壁に残ったエッチン
グ残留物をよりきれいに除去するために、エッチングチャンバ30の表面を通っ
たすぐの位置に、また表面付近に、そして表面と実質的に平行にガスの層流カー
テンを提供するためのものである。ガス注入ノズル235a、b、cは、凝縮度
が高くて厚く、また化学的により複雑に合成されたエッチング残留物が残留して
いるチャンバの壁と表面に沿って、残留物があまり付いていない部分を過度に腐
食しながら、残留物の多い表面を優先的に洗浄および調整するために方向付けら
れた、洗浄ガスの流れのパターンまたは流路を提供する。The gas flow distributor 215 directs the flow of the active cleaning gas to one or more surfaces inside the chamber 30, generally parallel or adjacent to the surface of the chamber side wall 45, the bottom wall 50 or the surface of the component. Orient. By directing the flow of the cleaning gas substantially parallel to certain chamber surfaces, a more concentrated laminar flow of the cleaning gas can be provided near these surfaces, removing etch residues and removing the chamber surface. Can be handled and adjusted more effectively. In the embodiment shown in FIG. 3, the gas distributor comprises a plurality of gas injection nozzles 2 arranged symmetrically around the central axis of the chamber 30.
35a, b, and c. These nozzles provide a layer of gas immediately adjacent to and near the surface of and substantially parallel to the surface of the etching chamber 30 to better remove etching residues remaining on the chamber walls. It is for providing a flow curtain. The gas injection nozzles 235a, b, c are highly condensed and thick, and have less residue along the walls and surfaces of the chamber where the more chemically synthesized etch residues remain. Provide a cleaning gas flow pattern or flow path that is directed to preferentially clean and condition residual surfaces while excessively corroding portions.
【0031】 図4に示す別の形態では、ガス分配器215は1つ以上のガス注入ノズル23
5を備えており、このノズルは、チャンバ30内のガス拡散または流れ再方向付
け板240の後ろに配置されている。ガス拡散板240は、チャンバ内で、好ま
しくはチャンバ30の中心軸と実質的に整列した垂直中心軸を中心にして対称的
に配置されている。板240はガス注入のノズル235を覆っており、また、板
240と、チャンバの板240付近の表面の平行部分との間に画定された溝にお
いて、注入ノズル235から放出された洗浄ガスの流れを偏向させ、再度方向付
けを行う。ガス拡張板240は、チャンバ表面から予め画定された距離を置いて
離間し、所定の高さの溝を画定している。洗浄ガスは、板240と、チャンバ表
面と実質的に平行なチャンバ表面とによって画定された環状およびリング状の出
口から排気され、エッチングチャンバ壁の表面に沿った層流路に流入する。In another embodiment shown in FIG. 4, the gas distributor 215 includes one or more gas injection nozzles 23.
5, which nozzle is located in the chamber 30 behind the gas diffusion or flow redirecting plate 240. The gas diffusion plate 240 is symmetrically disposed within the chamber, preferably about a vertical central axis substantially aligned with the central axis of the chamber 30. Plate 240 covers gas injection nozzle 235 and the flow of cleaning gas emitted from injection nozzle 235 in a groove defined between plate 240 and a parallel portion of the surface near plate 240 of the chamber. And deflect it again. The gas expansion plate 240 is spaced a predetermined distance from the chamber surface to define a groove of a predetermined height. The cleaning gas is exhausted from the annular and ring-shaped outlets defined by the plate 240 and the chamber surface substantially parallel to the chamber surface and flows into the layer flow path along the surface of the etching chamber wall.
【0032】 図5に示すさらに別の形態において、ガス分配器215は、チャネル250の
終端に注入ノズル235a、bを備えている。これらのノズルはチャンバ30の
中心軸周囲に対称的に配置されている。チャンバ30の特定の表面に沿って、ま
たこれを通過して洗浄ガスの流れを方向付ける円周カラーを形成するべく、チャ
ネル250の1部から離間して環状のレッジ255が配置され、チャネル250
の1部を覆っている。これによって、これら表面の再調整および処置を行う。図
4のガス板を使用する形態では、チャンバ表面付近に設けられたチャネル250
の環状開口部によって、洗浄ガスのチャンバ表面を通過する強制的な流れが供給
される。In yet another embodiment, shown in FIG. 5, the gas distributor 215 includes injection nozzles 235 a, b at the end of the channel 250. These nozzles are arranged symmetrically around the central axis of the chamber 30. An annular ledge 255 is positioned spaced apart from a portion of the channel 250 to form a circumferential collar that directs the flow of the cleaning gas along and through a particular surface of the chamber 30,
It covers a part of. This provides reconditioning and treatment of these surfaces. In the configuration using the gas plate of FIG. 4, the channel 250 provided near the chamber surface is provided.
An annular opening provides a forced flow of cleaning gas through the chamber surface.
【0033】 ガス流分配器215は、チャンバ30内の、エッチ析出物の層が厚く堆積して
いる表面付近に配置されたガス注入ノズル235を備えていることが好ましい。
これらのノズル235は、チャンバ30の析出物層が薄い部分を腐食することな
く、より厚いエッチング残留物の層を優先的に除去するために、活性洗浄ガスの
流れをこれらの範囲に向けるためのものである。これは、チャンバ30の表面に
かけての、幅広い合成物または厚みのエッチング残留物析出物層を生じるプロセ
スとエッチングチャンバにとっては特に有益である。一般に、エッチング残留物
がより厚く堆積する範囲は基板付近であり、基板付近では、より多量のレジスト
またはマスクが基板から気化し、チャンバ表面上で固体化する。例えば、図6に
示す好ましい形態において、ガス注入ノズル235a、bは、基板25を包囲し
、チャンバ30の底壁50からのびている円の中に配置されている。エッチング
残留物は基板上でレジストまたは酸化マスクの固形化した副次物であるため、こ
の形態は、基板の隣に位置するチャンバン表面付近に多量のエッチング残留物が
形成されるエッチングプロセスにとって好ましい。同様に、ガス注入ノズル23
5a、bをチャンバ30の別の部分に配置することもできる。ノズルを配置する
部分は、各プロセスの各タイプについて、分配とチャンバ表面にかけてのエッチ
ング残留物から決定する。The gas flow distributor 215 preferably comprises a gas injection nozzle 235 located in the chamber 30 near the surface where the thick layer of etch deposits is deposited.
These nozzles 235 are used to direct the flow of the active cleaning gas to these areas in order to preferentially remove a thicker layer of etch residue without corroding the thinner layers of the chamber 30. Things. This is particularly beneficial for processes and etch chambers that produce a wide range of synthetic or thick etch residue deposit layers over the surface of chamber 30. In general, the thicker the etch residue is deposited near the substrate, where more resist or mask evaporates from the substrate and solidifies on the chamber surface. For example, in the preferred embodiment shown in FIG. 6, the gas injection nozzles 235a, b surround the substrate 25 and are located in a circle extending from the bottom wall 50 of the chamber 30. This configuration is preferred for etching processes where a large amount of etching residue is formed near the surface of the chamber located adjacent to the substrate, since the etching residue is a solidified by-product of the resist or oxidation mask on the substrate. Similarly, the gas injection nozzle 23
5a, b can also be located in another part of the chamber 30. The location where the nozzles are located is determined for each type of each process from the distribution and etching residues across the chamber surface.
【0034】[0034]
次に、基板25上の1つ以上のシリコン接触層をエッチングするためのエッチ
ングチャンバ30の操作について、図2のフローチャートを参照しながら説明す
る。一般に、基板25は、シリコンまたはヒ化ガリウムウェハのような半導体材
料と、この上に形成された複数の層とを備えている。基板25上の層は、例えば
、MOSトランジスタ用のゲート酸化物層として機能する酸化シリコンの下層と
、多結晶シリコンまたはパターン化したポリサイド(タングステンシリコンとそ
の下の多結晶シリコン層との組み合わせ)の上層を備えている。一般に、各層の
厚みは約100nmから約350nmである。DuPont de Nemou
rs Chemical社製の"RISTON"フォトレジストのようなマスク層
または酸化ハードマスクが基板25上に加えられることで厚みが約0.4から約
1.3ミクロンになり、従来のフォトリソグラフィプロセスを用いて、層内でエ
ッチングされる特徴が画定される。特徴を形成するために、マスク層の間の露出
した部分がエッチングされる。この特徴とは例えば、MOSトランジスタ用のゲ
ート電極を組み立てるためのコンタクトホール;ゲート電極として一般に使用さ
れるポリサイドインターコネクション特徴;これらを介して、シリコン酸化/窒
化層を絶縁することによって拡散された2つまたはそれ以上の電気伝導層を電気
接続するために使用されるマルチレイヤ金属構造である。Next, the operation of the etching chamber 30 for etching one or more silicon contact layers on the substrate 25 will be described with reference to the flowchart of FIG. Generally, substrate 25 comprises a semiconductor material, such as a silicon or gallium arsenide wafer, and a plurality of layers formed thereon. The layers on the substrate 25 are, for example, a lower layer of silicon oxide that functions as a gate oxide layer for MOS transistors and a layer of polycrystalline silicon or patterned polycide (combination of tungsten silicon and the underlying polycrystalline silicon layer). It has an upper layer. Generally, the thickness of each layer is from about 100 nm to about 350 nm. DuPont de Nemou
A mask layer or oxidized hardmask, such as RIS Chemical's "RISTON" photoresist is applied over substrate 25 to a thickness of about 0.4 to about 1.3 microns, using a conventional photolithographic process. Thus, features etched in the layer are defined. Exposed portions between the mask layers are etched to form features. This feature is, for example, a contact hole for assembling a gate electrode for a MOS transistor; a polycide interconnection feature commonly used as a gate electrode; diffused through these to insulate a silicon oxide / nitride layer. A multilayer metal structure used to electrically connect two or more electrically conductive layers.
【0035】 本発明のプロセスを実行するためには、ロボットアーム257を使用して、基
板25をロードロックチャンバから、スリットバルブを介してトランスファチャ
ンバへ、そしてチャンバ30内へ搬送する。リフトフィンガ装置(図示せず)は
、基板25を受容するため、または基板25をチャック145から持ち上げるた
めの、チャック145に設けられたリフトフィンガ開口部を介してのびるリフト
フィンガを備えている。チャック145の表面上方へ約2から5cm伸ばすため
に、ロボットアーム257は、空気リフト機構によって持ち上げられたリフトフ
ィンガの先端(図示せず)に基板25を配置する。空気機構は、コンピュータシ
ステムの制御下で、基板25を静電チャック145上に降下させ、基板25の温
度を制御するために、開口部265を介してチャック内にヘリウムが供給される
。To carry out the process of the present invention, the substrate 25 is transferred from the load lock chamber to the transfer chamber via the slit valve and into the chamber 30 using the robot arm 257. The lift finger device (not shown) includes a lift finger that extends through a lift finger opening provided in the chuck 145 for receiving the substrate 25 or lifting the substrate 25 from the chuck 145. To extend approximately 2 to 5 cm above the surface of chuck 145, robot arm 257 places substrate 25 at the tip (not shown) of the lift finger lifted by the air lift mechanism. The pneumatic mechanism lowers the substrate 25 onto the electrostatic chuck 145 under the control of the computer system, and helium is supplied into the chuck through the opening 265 to control the temperature of the substrate 25.
【0036】 ガス出口85を介して、チャンバ30内にエッチャントガスが導入され、一般
にチャンバは、約0.1から約400mTorrの範囲、より一般的には約0.
1から80 mTorrの範囲の圧力に維持される。基板25のエッチングに適
したハロゲン含有エッチャントガスには、例えばHCl、BCl3、HBr、B r2、Cl2、CCl4、SiCl4、SF6、F、NF3、HF、CF3、CF4、C
H3F、CHF3、C2H2F2、C2H4F6、C2F6、C3F8、C4F8、C2HF5、
C4F10、CF2Cl2、CFCl3、またこれらの混合物が含まれる。本発明のエ
ッチングプロセスは、高速なエッチング速度と、基板25上のシリコン層の選択
性の高いエッチングを提供する。好ましい組成には、(i)塩素、(ii)臭化
水素、そして任意で(iii)ヘリウム酸素ガスが含まれる。チャンバ30から
排気される揮発性SiClx種を形成するために、金属シリサイドまたは多結晶 シリコン層をエッチングする原子塩素と塩素含有種を形成するべく、塩素ガスが
イオン化される。塩素ガスは、Cl2、または塩素と同等のその他の塩素含有ガ ス、例えばHCl、BCl3、またはその混合物を含むことができる。臭化水素 ガスは、多結晶シリコン層のエッチング速度を加速する一方で、同時に、エッチ
ング選択比を拡大するためにレジスト層のエッチング速度を減衰させる。ヘリウ
ム酸素ガスは、エッチング比とエッチング選択性を更に促進する、励起中状態の
種とイオンを形成する。An etchant gas is introduced into the chamber 30 via the gas outlet 85, and typically the chamber is in a range from about 0.1 to about 400 mTorr, more typically about 0.
It is maintained at a pressure in the range of 1 to 80 mTorr. Halogen-containing etchant gases suitable for etching the substrate 25 include, for example, HCl, BCl 3 , HBr, Br 2 , Cl 2 , CCl 4 , SiCl 4 , SF 6 , F, NF 3 , HF, CF 3 , CF 4 , C
H 3 F, CHF 3, C 2 H 2 F 2, C 2 H 4 F 6, C 2 F 6, C 3 F 8, C 4 F 8, C 2 HF 5,
C 4 F 10, CF 2 Cl 2, CFCl 3, also mixtures thereof. The etching process of the present invention provides a high etching rate and a highly selective etching of the silicon layer on the substrate 25. Preferred compositions include (i) chlorine, (ii) hydrogen bromide, and optionally (iii) helium oxygen gas. To form volatile SiCl x species that are exhausted from chamber 30, chlorine gas is ionized to form atomic chlorine and chlorine containing species that etch the metal silicide or polysilicon layer. The chlorine gas can include Cl 2 , or other chlorine-containing gases equivalent to chlorine, such as HCl, BCl 3 , or mixtures thereof. Hydrogen bromide gas accelerates the etch rate of the polycrystalline silicon layer, while at the same time attenuates the etch rate of the resist layer to increase the etch selectivity. Helium oxygen gas forms species and ions in the excited state, further promoting the etch ratio and etch selectivity.
【0037】 次に図2を参照すると、チャンバ30内に誘導電界を形成し、チャンバ内で第
1、第2電極120、125をバイアスすることにより、プラズマ発生装置11
0を用いてエッチャントガスからプラズマにエネルギーが与えられる。プラズマ
は、高周波ソース電流をインダクタアンテナ115に加え、高周波バイアス電圧
を電極120、125に加えることにより形成される。層をエッチングし、チャ
ンバ30から排気される揮発性気体種を形成するために、加えられた電界におい
てエッチャントガスがイオン化して、基板25上のシリコン含有層に反応するハ
ロゲン含有イオンとニュートラルを形成する。上に広がるマスク層に関連して高
い選択性でシリコン含有層を異方的にエッチングするために、バイアス電圧電力
レベル(プロセス電極120、125への)に対するソース電流電力レベル(イ
ンダクタアンテナ115への)の電力比P1は、エッチャントプラズマの能力を 拡大するように選択される。インダクタアンテナ115に加えた電流のソース電
力レベルを上げることにより、プラズマ内で分解されるエッチャント種が増加し
、より優れた等方性エッチングを提供する。これに反して、プロセス電極120
、125に加えられた高周波電圧のバイアス電力レベルを上げることで、より高
い衝撃エネルギー構成をプラズマイオンに提供することにより、異方性エッチン
グの度合いが増加する。過度に高い電力比P1は基板25のスパッタリングを引 き起こしてしまい、その結果、基板のエッチングが不均一になってしまうことが
わかっている。その一方で、過度に低い電力比P1は分解されたイオン内へのエ ッチャントガスの不充分な分解を引き起こし、その結果、エッチング速度が減衰
し、エッチング選択性が低下してしまう。好ましい電力比P1は、少なくとも約 2:1であり、より好ましくは約2:1から約20:1である。約400から約
3000Wレベルのソース電力の電流をインダクタアンテナ115に加え、プラ
ズマゾーン35を包囲することでプラズマが形成され、また、プラズマゾーン内
で、電力レベル約20から約1000Wの圧力をプロセス電極120、125に
加えることにより、プラズマイオンが基板25に向かって引き付けられる。Referring now to FIG. 2, an induced electric field is formed in the chamber 30, and the first and second electrodes 120 and 125 are biased in the chamber to form the plasma generator 11.
The energy is applied to the plasma from the etchant gas using zero. The plasma is formed by applying a high frequency source current to the inductor antenna 115 and applying a high frequency bias voltage to the electrodes 120,125. The etchant gas is ionized in an applied electric field to form neutrals with halogen-containing ions that react with the silicon-containing layer on substrate 25 to etch the layer and form volatile gas species that are exhausted from chamber 30. I do. To anisotropically etch the silicon-containing layer with high selectivity in relation to the overlying mask layer, the source current power level (to the inductor antenna 115) versus the bias voltage power level (to the process electrodes 120, 125) power ratio P 1 of) is selected to enlarge the etchant plasma capability. Increasing the source power level of the current applied to the inductor antenna 115 increases the etchant species that are decomposed in the plasma and provides better isotropic etching. On the other hand, the process electrode 120
, 125, provides a higher impact energy configuration to the plasma ions, thereby increasing the degree of anisotropic etching. It has been found that an excessively high power ratio P 1 causes sputtering of the substrate 25, resulting in non-uniform etching of the substrate. On the other hand, an excessively low power ratio P 1 causes insufficient decomposition of the etchant gas into the decomposed ions, resulting in a reduced etch rate and reduced etch selectivity. The preferred power ratio P 1 is at least about 2: 1 and more preferably from about 2: 1 to about 20: 1. A plasma is formed by applying a source power current of about 400 to about 3000 W level to the inductor antenna 115 and surrounding the plasma zone 35, and applying a power level of about 20 to about 1000 W to the process electrode in the plasma zone. The plasma ions are attracted toward the substrate 25 by adding to them.
【0038】 基板上の下層を通過してエッチングしてしまうことなくエッチングプロセスを
中止するために、基板25エッチングプロセスは、一般にメインエッチング段階
と「オーバエッチング」段階において実施される。メインエッチング段階は、上
層が完全にエッチングされる前に中止され、上層の残留物部分を通過してエッチ
ングを行うためにオーバエッチング段階が実施される。ゆっくりした、より制御
可能なエッチング速度を得るために、一般に、オーバエッチング段階でエッチャ
ントガスのハロゲン含有量が減少する。例えば、多結晶シリコン層のエッチング
に適したメインエッチングプロセス段階は、Cl2の含有量が68sccm、H Brの含有量が112sccm、He−O2の含有量が16sccmのエッチャ ントガスを使用することができる。インダクタアンテナ115に加えられたソー
ス電流の電力レベルは475Wであり、プロセス電極120、125に加えられ
たソース電流の電力レベルは80Wであり、電力比P1は約6:1となる。チャ ンバ30内の圧力は4mTorrに保たれる。多結晶シリコン層に適したオーバ
エッチングプロセス段階では、チャンバ圧力50mTorrにて、158scc
mのHBrと10sccmのHe−O2を有するエッチャントプロセスガスを使 用する。オーバエッチングプロセス段階では、インダクタアンテナ115に加え
られたソース電流の電力レベルは1000Wであり、プロセス電極120、12
5に加えられたバイアス電圧の電力レベルは100Wであったので、電力比P1 は約10:1となる。In order to stop the etching process without etching past the underlying layers on the substrate, the substrate 25 etching process is generally performed in a main etching stage and an “over-etching” stage. The main etching step is stopped before the upper layer is completely etched, and an over-etching step is performed to perform the etching through the residual portion of the upper layer. In order to obtain a slower, more controllable etch rate, the halogen content of the etchant gas is generally reduced during the overetch step. For example, the main etch process steps suitable for etching the polycrystalline silicon layer, the content of Cl 2 is 68Sccm, the content of H Br can 112Sccm, the content of the He-O 2 is able to use the etcher Ntogasu of 16sccm it can. The power level of the source current applied to the inductor antenna 115 is 475 W, the power level of the source current applied to the process electrodes 120 and 125 is 80 W, and the power ratio P 1 is about 6: 1. The pressure in chamber 30 is maintained at 4 mTorr. An over-etch process step suitable for the polycrystalline silicon layer is 158 scc at a chamber pressure of 50 mTorr.
m is for the use of the etchant process gas having HBr and 10sccm of He-O 2. In the over-etching process stage, the power level of the source current applied to the inductor antenna 115 is 1000W and the process electrodes 120, 12
Since the power level of the bias voltage applied to 5 was 100W, the power ratio P 1 is about 10: a 1.
【0039】 光終点測定技術を用いて、検出可能な気体種に関連する特定の波長の発光の変
化を測定することにより、エッチングプロセスの完全な終了、またはある特定の
層のエッチングの終了を決定する。選択した検出可能な種の濃度の急激な減少ま
たは増加は、1つ以上の層のエッチングが完了したことを示す。例えば、シリコ
ン種の濃度が急激に増加した場合には(これは、プロセスガスと下層の多結晶シ
リコンとの化学反応によって起こる)エッチングプロセスが終了したことを示し
、また、塩素イオン濃度が増加した場合には(これは下層の腐食が減少したため
に起こる)、金属シリサイド層のエッチングが完了し、下層のエッチングを開始
することを示す。The end-of-etch process or the end of etching of a particular layer is determined by measuring the change in emission at a particular wavelength associated with a detectable gaseous species using a photo-endpoint measurement technique. I do. A sharp decrease or increase in the concentration of the selected detectable species indicates that one or more layers have been etched. For example, a sharp increase in the concentration of the silicon species (which occurs due to a chemical reaction between the process gas and the underlying polycrystalline silicon) indicates that the etching process has been terminated and that the chloride ion concentration has increased. In some cases (which occurs due to reduced underlayer corrosion), it indicates that the metal silicide layer etch is complete and begins to etch the underlayer.
【0040】 プロセスが終了すると、基板25を持ち上げるために、空気リフト装置270
が静電チャック145を介してリフトピンを持ち上げられ、基板25とチャック
の間にロボット搬送アームが挿入されて、基板をリフトピンから持ち上げる。そ
の後、リフトピンはチャック145内に引き込まれ、ロボットアームが基板25
をエッチングチャンバ30の外に出し、真空環境に保たれているトランスファチ
ャンバ内へと搬送する。At the end of the process, an air lift device 270 is used to lift the substrate 25
The lift pins are lifted through the electrostatic chuck 145, and the robot transfer arm is inserted between the substrate 25 and the chuck to lift the substrate from the lift pins. Thereafter, the lift pins are pulled into the chuck 145, and the robot arm
Out of the etching chamber 30 and transported into a transfer chamber maintained in a vacuum environment.
【0041】[0041]
その後、処理プロセスを用いて、エッチングチャンバ30の内部表面、特にセ
ラミック表面の処理および再調整を行い、チャンバ壁45、50、55とコンポ
ーネント上に形成されたエッチング残留物を洗浄する。エッチング残留物はエッ
チングチャンバ30の表面内部、例えば、側壁45、単一相セラミック部材13
5の受容表面140、チャンバのシーリング55に堆積してこれらと反応し、硬
質で耐化学薬品層を形成する。通常、エッチング残留物は、ハロゲン、炭素、水
素、酸素、および/または基板25のエッチングの最中に形成されるシリコン化
合物 重合有機化合物を含む。特に、エッチング残留物は、高い反応表面機能グ
ループを有する、単一相セラミック部材135のようなチャンバ30のセラミッ
ク表面と反応する。例えば、シリコンまたは酸化シリコンを含有するセラミック
表面は、セラミック表面が空気、酸素、または周囲の湿気に露出された際に形成
されるSi−OH'表面グループを備えており、酸化アルミニウムまたは窒化ア ルミニウム表面はAl−OH'表面グループを備えている。これらの表面機能グ ループはエッチング残留物と化学反応を起こして、チャンバ表面またはコンポー
ネント上に硬質な粘着コーティングを形成する。Thereafter, a processing process is used to treat and recondition the interior surfaces of the etching chamber 30, particularly the ceramic surface, to clean the etching residues formed on the chamber walls 45, 50, 55 and components. The etching residue is deposited inside the surface of the etching chamber 30, for example, the side wall 45, the single-phase ceramic member
5 and deposits on and reacts with the chamber sealing 55 to form a hard, chemical resistant layer. Typically, the etch residue comprises halogen, carbon, hydrogen, oxygen, and / or a silicon compound polymerized organic compound formed during etching of the substrate 25. In particular, the etch residues react with ceramic surfaces of chamber 30, such as single phase ceramic member 135, having a high reactive surface functional group. For example, a ceramic surface containing silicon or silicon oxide has a Si-OH 'surface group that is formed when the ceramic surface is exposed to air, oxygen, or ambient moisture, and may include aluminum oxide or aluminum nitride. The surface comprises an Al-OH 'surface group. These surface functional groups react chemically with the etching residues to form a hard, adhesive coating on chamber surfaces or components.
【0042】 チャンバ処理プロセスによって、チャンバ30に付着したエッチング残留物の
反応副次物とチャンバ表面がもたらす不都合な効果が除去および減少される。こ
れについて説明する。プロセスを実施するためには、排気システム90のスロッ
トルバルブ95を全開してプロセスチャンバ30からエッチャントガスを排気し
ておく。NF3、CF4、SF6、C2F6、CCl4、C2Cl6、またはその混合物
といった洗浄ガスがリモートチャンバ40内に導入され、そこで、例えばマイク
ロ波発生装置185でリモートチャンバ内に加えられたマイクロ波によって、ま
たは、電極あるいはインダクタコイルを介して加えられた高周波エネルギーによ
って活性化される。その後、活性洗浄ガスがエッチングチャンバ30内に導入さ
れて、チャンバ内のエッチング残留物を洗浄する。The chamber processing process eliminates and reduces the adverse effects of reaction by-products of the etching residue deposited on the chamber 30 and the chamber surface. This will be described. In order to carry out the process, the etchant gas is exhausted from the process chamber 30 by fully opening the throttle valve 95 of the exhaust system 90. A cleaning gas such as NF 3 , CF 4 , SF 6 , C 2 F 6 , CCl 4 , C 2 Cl 6 , or a mixture thereof is introduced into the remote chamber 40, where, for example, a microwave generator 185 enters the remote chamber. Activated by applied microwaves or by high frequency energy applied via electrodes or inductor coils. Thereafter, an active cleaning gas is introduced into the etching chamber 30 to clean the etching residues in the chamber.
【0043】 2つの機能を達成するために、ガスアクティベーター175を動作するために
使用する電流の電力レベルPLが選択される。1つ目の機能において、洗浄ガス は、チャンバ表面上で形成された炭素、捕捉ハロゲン種、シリコン、および/ま
たはハロゲン種 エッチング残留物の薄い層と化学反応を生じ、気化する必要が
ある。洗浄ガスの流量FRと、ガスアクティベーター175の電力レベルPLとが
、活性洗浄ガス内の分解種−非分解種の比率を制御する。より分解した気体種の
方が優先的に、下のチャンバ層に関係する薄いエッチャント層と反応する。活性
プラズマが、下のチャンバ表面の腐食を最小限に留めながら、チャンバ壁上に形
成されたエッチング残留物の薄い層を除去できるのはこのためである。2つ目の
機能において、エッチング残留物を除去した後に、活性洗浄ガスがチャンバ30
内の表面、特にセラミック表面を再調整する。ハロゲンを含有するエッチング残
留物は、チャンバ壁45、50、55およびコンポーネントと非常に化学反応を
起こしやすいことがわかっている。特に、エッチングチャンバ30が、前述のS
i−OH'、Al−OH'、その他の同様の種といった高い反応表面機能グループ
を有するセラミック表面を備えている場合には化学反応を起こしやすい。例えば
、エッチング残留物内のフッ素含有種は、揮発性のAlF3種を形成するために 、酸化または窒化セラミックアルミニウム表面を急速に腐食する。同様に、臭素
含有種は、酸化水素臭化物を形成するために周囲の湿気において加水分解する。
この酸化水素臭化物はシリコン含有コンポーネントを腐食してしまう。これらの
タイプのエッチング残留物は、チャンバ表面の過剰な腐食を防止するためにチャ
ンバ30から早急に除去されなければならない。高い流量FRと低い電力レベル PLの活性ガス種がチャンバ表面を調整する。すなわち、チャンバ30内のセラ ミック表面上のAlOH'グループのような表面機能グループの少なくとも1部 を修復する。これにより、チャンバ表面の化学状態が元の化学状態に戻り、次の
エッチングプロセスに備えて、表面が初期の表面活動度および表面機能に修復さ
れる。その結果、処理されたチャンバ30内で実行されたエッチングプロセスは
、チャンバの洗浄に湿式洗浄またはRIE洗浄プロセスを使用しているチャンバ
と比べて、より再生可能な結果を生じる。To achieve the two functions, the power level P L of the current used to operate the gas activator 175 is selected. In the first function, the cleaning gas must undergo a chemical reaction with a thin layer of carbon, trapped halogen species, silicon, and / or halogen species etching residue formed on the chamber surface and must be vaporized. The flow rate F R of the cleaning gas and the power level P L of the gas activator 175 control the ratio of decomposed species to non-decomposed species in the active cleaning gas. The more decomposed gas species will preferentially react with the thin etchant layer associated with the lower chamber layer. This is why the active plasma can remove a thin layer of etching residue formed on the chamber walls while minimizing corrosion of the underlying chamber surface. In a second function, after removing the etching residues, an active cleaning gas is applied to the chamber 30.
Recondition the surface inside, especially the ceramic surface. It has been found that halogen-containing etching residues are very susceptible to chemical reactions with the chamber walls 45, 50, 55 and components. In particular, the etching chamber 30
Chemical reactions are more likely to occur if the ceramic surface has a high reactive surface functional group, such as i-OH ', Al-OH' and other similar species. For example, the fluorine-containing species etch residue within, in order to form the AlF 3 one volatile, rapidly corrode the oxide or nitride ceramic aluminum surface. Similarly, bromine-containing species hydrolyze in ambient moisture to form hydrogen oxide bromide.
This hydrogen oxide bromide corrodes silicon-containing components. These types of etch residues must be quickly removed from chamber 30 to prevent excessive corrosion of the chamber surface. Activated gas species with a high flow rate F R and a low power level P L condition the chamber surface. That is, at least a portion of a surface functional group such as an AlOH 'group on the ceramic surface in the chamber 30 is repaired. This returns the chemical state of the chamber surface to its original chemical state, restoring the surface to its initial surface activity and function in preparation for the next etching process. As a result, the etching process performed in the processed chamber 30 produces more reproducible results than chambers using a wet or RIE cleaning process to clean the chamber.
【0044】 洗浄ガスの流量FRと、マイクロ波プラズマ活性装置185のようなガスアク ティベーター175に加えられた電流の電力レベルPLとを、以下に示すように 選択されることが好ましい。エッチングチャンバ表面上のエッチング残留物を、
チャンバ30内の壁やコンポーネントを腐食することなく、チャンバガス混合物
と基板の汚染への効果をなくすのに十分に低い濃度に気化できるようにする。洗
浄ガスの流量FRは、セラミック表面上の実質的にすべてのエッチング残留物と 反応して気体副次物を形成するのに十分多くなくてはならない。しかしながら、
過度に多い流量は、洗浄ガス内の活性化した気体種に常に露出されることにより
、チャンバの壁と表面の腐食の原因になってしまう。The flow rate F R of the cleaning gas and the power level P L of the current applied to the gas activator 175 such as the microwave plasma activation device 185 are preferably selected as shown below. Etching residues on the etching chamber surface,
The vapors can be vaporized to a concentration low enough to have no effect on the contamination of the chamber gas mixture and the substrate without corroding the walls and components within the chamber 30. The flow rate F R of the cleaning gas must be high enough to react with substantially all of the etching residue on the ceramic surface to form gaseous by-products. However,
Excessive flow rates can cause corrosion of chamber walls and surfaces due to constant exposure to activated gaseous species in the cleaning gas.
【0045】 例えば、基板上のシリコン含有層をエッチングする場合、一次重合およびシリ
コン含有種を含む、厚さが約0.01から1000ミクロンの比較的薄いエッチ
ング残留物がチャンバの壁45、50、55と表面上に形成されることがわかっ
ている。このエッチング残留物層は、容積が約40,000cm3のチャンバに 適した約200から約2000sccmに匹敵する流量で高周波の活性洗浄ガス
を、約0.5から100秒の間チャンバ30内に導入して、エッチング残留物を
洗浄することで、実質的にチャンバ内の壁やコンポーネントを腐食することなく
除去することができる。サイズの異なるプロセスチャンバでは、チャンバ容量(
cm3)に対するNF3流量(sccm)と同じ比率を維持する洗浄ガス混合物の
同等の流量を使用するべきである。NF3のみから成るガスが優れた結果を生じ る一方で、ヘリウムまたはアルゴンのような不活性ガスもプロセスガスに加える
ことができる。またはプロセスガスを、He−O2のような市販のガスの混合物 で製造することもできる。For example, when etching a silicon-containing layer on a substrate, a relatively thin etch residue having a thickness of about 0.01 to 1000 microns, including primary polymerization and silicon-containing species, forms chamber walls 45, 50,. 55 and have been found to form on the surface. This etch residue layer introduces a high frequency active cleaning gas into the chamber 30 at a flow rate of about 200 to about 2000 sccm suitable for a chamber having a volume of about 40,000 cm 3 for about 0.5 to 100 seconds. Then, by cleaning the etching residue, the walls and components in the chamber can be substantially removed without corrosion. For process chambers of different sizes, the chamber volume (
An equivalent flow rate of the cleaning gas mixture should be used that maintains the same ratio of NF 3 flow rate (cm 3 ) to NF 3 flow rate (sccm). While gases consisting solely of NF 3 give excellent results, inert gases such as helium or argon can also be added to the process gas. Or a process gas, can also be prepared with a mixture of commercially available gases, such as He-O 2.
【0046】 マイクロ波発生装置185を備えたガスアクティベーター175を使用する場
合、ガスアクティベーター175を介してリモートプラズマチャンバ40に加え
られたマイクロ波のパワーおよび強度の尺度でもある、マイクロ波発生装置18
5を動作する電力レベルPLも、チャンバの壁を腐食することなくチャンバ30 の表面を洗浄、処理するように選択される。電力レベルは、チャンバの壁とコン
ポーネント上の実質的にすべてのエッチング残留物を、その下にある構造を損傷
することなく除去するために十分に反応する洗浄ガスを提供するのに十分な程度
に高い必要がある。過度に高い電力レベルPLは非常に活性化した気体種を生じ るので、チャンバの壁を腐食してしまう。逆に、低すぎる電力レベルで活性洗浄
ガスでは、チャンバの壁およびコンポーネントの一部の上にある、厚い、化学的
に硬質なエッチング残留物を除去することができない。NF3洗浄ガスに適切な 電力レベルは、約500から約4000Wであり、より好ましくは約1500か
ら約2500Wである。When using a gas activator 175 with a microwave generator 185, the microwave generator 18 is also a measure of the power and intensity of the microwave applied to the remote plasma chamber 40 via the gas activator 175.
The power level P L operating 5 is also selected to clean and treat the surface of the chamber 30 without corroding the chamber walls. The power level is sufficient to provide a cleaning gas that is sufficiently reactive to remove substantially all of the etching residue on the chamber walls and components without damaging the underlying structure. Need to be high. Excessively high power level P L occurs very activated gas species Runode, corrodes the walls of the chamber. Conversely, active cleaning gases at too low a power level cannot remove thick, chemically hard etching residues on the chamber walls and some of the components. NF 3 cleaning appropriate power level in the gas is from about 500 to about 4000 W, more preferably from about 1500 to about 2500W.
【0047】 チャンバを処理および調整するために、活性化した気体種がほんの短い間、エ
ッチングチャンバ30内に導入される。活性洗浄ガスの短い噴出により、従来の
洗浄プロセスにない顕著な利点が得られる。まず、活性洗浄ガスの噴出によって
、エッチング残留物を除去するより多くの高度に分解した種が得られ、また、高
度に化学反応分解した種によって実行される「軽い」化学反応プロセスにより、
チャンバ30内のセラミック表面が洗浄および調整される。洗浄ガスの噴出およ
びチャンバ30から洗浄ガスを迅速に排気することで、分解した種が再び結合し
て、チャンバ表面とコンポーネントを腐食する他の化学種を形成することを防止
することもできる。この機構は、反応副次物を、これがチャンバ30内で再び結
合する前に流し去る助けをするガス噴出の多量な流量によってさらに促進される
。さらに、このガスの噴出は、洗浄操作中に、露出したエッチング残留物表面へ
の洗浄ガスの新鮮な供給を保ち、これにより残留物層を高速に除去する。実質的
にチャンバ内の壁およびコンポーネントを腐食することなくエッチング残留物を
洗浄するために、活性洗浄ガスの噴出が、容量約40,000cm3のエッチン グチャンバ30に、少なくとも約200から約2000sccmと同等の流量F R で、約0.5から約100秒の間エッチングチャンバ内に導入されることが好 ましい。また、遠隔的に発生した洗浄ガスを、約0.5から約24秒間エッチン
グチャンバ内に導入することがより好ましい。To process and condition the chamber, the activated gaseous species may
It is introduced into the etching chamber 30. With a short burst of active cleaning gas,
Significant advantages over the cleaning process are obtained. First, by blowing out the active cleaning gas
More highly degraded species are obtained, removing etching residues and
The "light" chemical reaction process, which is performed by the chemically decomposed species each time,
The ceramic surface in chamber 30 is cleaned and conditioned. Cleaning gas ejection and
By quickly evacuating the cleaning gas from the chamber and the chamber 30, the decomposed species are recombined.
To prevent the formation of other species that corrode chamber surfaces and components
You can also. This mechanism allows reaction by-products to be re-coupled in chamber 30.
Further facilitated by the high flow rates of gas spouts that help wash off before merging
. In addition, this gas bleed out during the cleaning operation onto exposed etching residue surfaces.
Keeps a fresh supply of cleaning gas, thereby removing the residue layer at high speed. Substantive
Etch residue without corroding chamber walls and components
For cleaning, a spout of active cleaning gas is applied to a volume of about 40,000 cm.ThreeFlow rate F at least equal to about 200 to about 2000 sccm. R And is preferably introduced into the etching chamber for about 0.5 to about 100 seconds. In addition, the cleaning gas generated remotely is etched for about 0.5 to about 24 seconds.
More preferably, it is introduced into the chamber.
【0048】 本発明の別の面において、基板25をチャンバの外に搬送する間に、または、
基板25がエッチングチャンバ30から取り出された直後に、装置のダウンタイ
ムを減少し、エッチングチャンバ30のスループットを増加するために有益な洗
浄プロセスが実施される。この場合、活性洗浄ガスがチャンバ40内に準備され
、また、同時に基板25をエッチングチャンバの外に搬送しながら、高い流量F R の活性洗浄ガスの噴出が、実質的に表面を腐食することなくエッチングチャン バ30の表面を処理および調整するのに十分な時間だけ、エッチングチャンバ3
0内に導入される。例えば、基板25のエッチングの終了が近づくと、洗浄ガス
供給200とリモートチャンバ40との間のガスラインに設けられた入口バルブ
205を開口することによってリモートチャンバ40内に洗浄ガスが導入され、
基板がエッチングチャンバの外に搬送されるのと同時に、活性洗浄ガスがエッチ
ングチャンバ30内に流入することができるようになる。基板のエッチングの最
中は、リモートチャンバの入口バルブ205は閉鎖状態にあり、エッチングが終
了した基板25がエッチングチャンバ30から出される、または搬送されている
間に、すなわち、例えば基板25がエッチングチャンバの側壁45に設けられた
溝バルブを通過している間に、ロボット制御装置259が、洗浄ガスがリモート
チャンバ40内に入れるように入口バルブ205を開口する旨の第1信号を送信
する。例えば、ロボット制御装置259は、コンピュータ制御システム230に
対して第1トリガ信号を提供することができ、コンピュータ制御システムはこれ
に反応して入口バルブ205を開口し、マイクロ波発生装置185を起動し、活
性洗浄ガスが形成される。チャンバ30内部の表面を洗浄および調整するために
、洗浄ガスが短時間の間エッチングチャンバ30内に流入する。次に、ロボット
制御装置259は、エッチングチャンバ30内に挿入する第2基板25を持って
くる際に入口バルブ205を閉鎖し、排気システム90に、エッチングチャンバ
に残留している活性ガスを排気させる旨の第2トリガ信号を発信する。その後、
別の基板25がチャンバ30内に導入され、全ての基板25供給が処理されるま
で、エッチング、搬送、チャンバ洗浄および調整段階が繰り返される。この方法
において、エッチングプロセス段階が洗浄プロセス段階によって遅延または低速
化されることはないので、プロセスのスループットが向上する。In another aspect of the invention, while transporting the substrate 25 out of the chamber, or
Immediately after the substrate 25 is removed from the etching chamber 30, the apparatus is down-timed.
Cleaning that is beneficial to reduce system and increase the throughput of etch chamber 30.
A cleaning process is performed. In this case, an active cleaning gas is provided in chamber 40.
While simultaneously transferring the substrate 25 out of the etching chamber, R Of the active cleaning gas for a time sufficient to treat and condition the surface of the etching chamber 30 without substantially corroding the surface.
Introduced in 0. For example, when the end of the etching of the substrate 25 approaches, the cleaning gas
Inlet valve provided in gas line between supply 200 and remote chamber 40
Cleaning gas is introduced into the remote chamber 40 by opening 205,
The active cleaning gas is etched at the same time that the substrate is transported out of the etching chamber.
To flow into the chamber 30. Substrate etching
During the process, the inlet valve 205 of the remote chamber is in the closed state, and the etching is completed.
The completed substrate 25 is taken out of or transported from the etching chamber 30.
In between, ie, for example, the substrate 25 is provided on the side wall 45 of the etching chamber
While passing through the groove valve, the robot controller 259 sends the cleaning gas
Transmits a first signal to open inlet valve 205 to enter chamber 40
I do. For example, the robot control device 259
A first trigger signal can be provided to the computer control system.
, The inlet valve 205 is opened, the microwave generator 185 is activated, and the
A cleaning gas is formed. To clean and condition the surface inside chamber 30
The cleaning gas flows into the etching chamber 30 for a short time. Next, the robot
The control device 259 has the second substrate 25 to be inserted into the etching chamber 30.
The inlet valve 205 is closed when it comes, and the exhaust system 90 is connected to the etching chamber.
A second trigger signal for exhausting the remaining active gas is transmitted. afterwards,
Another substrate 25 is introduced into the chamber 30 and all substrate 25 supplies are processed.
The etching, transporting, chamber cleaning and conditioning steps are then repeated. This way
The etching process stage is delayed or slow by the cleaning process stage
Since the process is not performed, the throughput of the process is improved.
【0049】 また別の場合において、洗浄ガスの活性中に、リモートチャンバからの出口バ
ルブ225は閉鎖位置にある。エッチングされた基板25がエッチングチャンバ
30から取り出されるかまたは搬送されると、ロボット制御装置259が、エッ
チングチャンバ内部の表面を洗浄および調整するために、ガス管路170内の出
口バルブ225を開口して、活性ガスを短時間の間エッチングチャンバ30内に
流入させる旨の第1信号を発信する。次に、ロボット制御装置259は、エッチ
ングチャンバ30内に挿入する第2基板25を持ってくる際に出口バルブ225
を閉鎖する旨の第2トリガ信号を発信する。その後、別の基板25がチャンバ3
0内に搬送され、エッチング、搬送、チャンバ洗浄および調整段階が繰り返され
る。In yet another case, during activation of the cleaning gas, the outlet valve 225 from the remote chamber is in a closed position. When the etched substrate 25 is removed or transported from the etching chamber 30, the robot controller 259 opens an outlet valve 225 in the gas line 170 to clean and condition the surface inside the etching chamber. Then, a first signal is transmitted to instruct the active gas to flow into the etching chamber 30 for a short time. Next, when bringing the second substrate 25 to be inserted into the etching chamber 30, the robot control device 259
And a second trigger signal for closing is transmitted. Thereafter, another substrate 25 is placed in the chamber 3
And the etching, transporting, chamber cleaning and conditioning steps are repeated.
【0050】 本発明のまたさらに別の面では、リモートチャンバ40に関連するガスの低い
圧力がエッチングチャンバ30内で維持される。本発明のこの面は、チャンバの
厚いエッチャント残留物を有する部分付近、またはこれに面して洗浄ガス注入ノ
ズル235を設けることで、より強力な洗浄が必要な特定のチャンバ表面付近に
洗浄ガスの流れを向けるために、上述の特殊化したガス分配器構造と共に使用す
ることができる。2つのチャンバ間で異なる圧力が維持されることによって活性
洗浄ガスがより急速にプロセスチャンバ内に流入することで、洗浄ガスが高速で
チャンバ表面と衝突してこれを洗浄すると考えられている。このプロセスでは、
エッチングチャンバ30の内部容量はリモートチャンバ40よりも高圧に維持さ
れる。この方法で、エッチングチャンバ30はリモートチャンバ40よりも低圧
に維持されることが好ましい。エッチングチャンバ30は0.1から80mTo
rrの圧力に、リモートチャンバ40は約500から約3000mTorrの圧
力に維持されることが好ましい。In yet another aspect of the present invention, a low gas pressure associated with remote chamber 40 is maintained within etch chamber 30. This aspect of the invention provides a cleaning gas injection nozzle 235 near or at a portion of the chamber having a thick etchant residue to provide cleaning gas injection near the particular chamber surface where more aggressive cleaning is required. It can be used with the specialized gas distributor structure described above to direct the flow. It is believed that maintaining the different pressures between the two chambers causes the active cleaning gas to flow into the process chamber more rapidly, causing the cleaning gas to collide with and clean the chamber surface at high speed. In this process,
The internal volume of the etching chamber 30 is maintained at a higher pressure than that of the remote chamber 40. In this manner, the etching chamber 30 is preferably maintained at a lower pressure than the remote chamber 40. Etching chamber 30 is 0.1 to 80 mTo
Preferably, at a pressure of rr, the remote chamber 40 is maintained at a pressure of about 500 to about 3000 mTorr.
【0051】 本発明のまた別の面では、チャンバ表面の処理とエッチング残留物の濃度の減
衰のために、エッチング残留物に非常に反応しやすいセラミック表面のようなチ
ャンバ表面を洗浄、調整するのに有益なマルチサイクル洗浄プロセスを使用して
いる。第1段階では、マイクロ波発生装置185のようなガスアクティベーター
175を第1電力レベルに維持することで第1活性洗浄ガスが形成される。少な
くとも1つの第2段階において、ガスアクティベーター175を第1電力レベル
よりも低い第2電力レベルに維持することで、第2活性洗浄ガスが形成される。
第1洗浄段階のより高い第1電力レベルによって活性洗浄ガスは、基板25付近
のチャンバの壁45、50、55とコンポーネントに厚く付着した硬質なエッチ
ング残留物を除去することが可能な、分解および化学反応度の高い種を提供する
。第2洗浄段階における洗浄ガスは、チャンバ30内に最適なエッチング状態を
提供するべく、セラミック表面のような表面の効率的な処理および調整を行うた
めに、より低い電力レベルで活性化される。第1電力レベルは少なくとも約50
0W、できれば約500から約3000Wであることが好ましく、また、第2電
力レベルは少なくとも1000W、できれば約1500から約4000Wである
ことが好ましい。チャンバ30内のエッチング残留物の濃度を所望のレベルに減
衰するために、複数の電力レベルプロセスが、チャンバの壁を処理するのに十分
な回数だけ繰り返される。この回数は、一般には1サイクルから、約1から約1
0サイクルの範囲までである。各洗浄段階の継続時間は約0.5から約100秒
であり、より好ましくは約2から約30秒である。In another aspect of the invention, cleaning and conditioning chamber surfaces, such as ceramic surfaces, which are highly responsive to etching residues, for treatment of the chamber surfaces and attenuation of the concentration of etching residues. Useful multi-cycle cleaning process. In the first stage, a first active cleaning gas is formed by maintaining a gas activator 175, such as a microwave generator 185, at a first power level. In at least one second stage, the second active cleaning gas is formed by maintaining the gas activator 175 at a second power level lower than the first power level.
Due to the higher first power level of the first cleaning step, the active cleaning gas is capable of removing hard etching residues thickly adhered to the chamber walls 45, 50, 55 and components near the substrate 25, the decomposition and Provides highly reactive species. The cleaning gas in the second cleaning stage is activated at lower power levels to provide for efficient processing and conditioning of a surface, such as a ceramic surface, to provide optimal etching conditions within the chamber 30. The first power level is at least about 50
Preferably, the power level is 0 W, preferably about 500 to about 3000 W, and the second power level is at least 1000 W, preferably about 1500 to about 4000 W. The multiple power level process is repeated a sufficient number of times to treat the walls of the chamber to attenuate the concentration of the etch residue in the chamber 30 to a desired level. This number generally ranges from about 1 to about 1 from one cycle.
Up to the range of 0 cycles. The duration of each washing step is from about 0.5 to about 100 seconds, more preferably from about 2 to about 30 seconds.
【0052】 本発明のチャンバ処理プロセスは、チャンバ30内における活性洗浄ガスとエ
ッチング残留物との化学反応を最大限にし、エッチングチャンバ30内の露出し
た表面と洗浄ガスとの反応性を最小限にするために有利である。この洗浄プロセ
スは、エッチング残留物を、その厚さや化学量論に関係なく均一に除去するため
に発明された。従来の洗浄プロセス、特に技師によって遂行される洗浄プロセス
は、チャンバ表面上に形成されたエッチング残留堆積物を均一に洗浄および除去
することができなかった。チャンバ表面上にエッチャント堆積物が堆積すること
により、エッチャント堆積物が剥がれ、チャンバ内でエッチングされる基板25
が汚染されてしまう。チャンバ表面の実質的に全面にかけてエッチング残留物を
均一に除去することで、このような汚染と基板25からの歩留りの減衰が最低限
にとどめられる。The chamber processing process of the present invention maximizes the chemical reaction between the active cleaning gas and the etching residue in the chamber 30 and minimizes the reactivity of the cleaning gas with the exposed surface in the etching chamber 30. It is advantageous to This cleaning process was invented to remove etch residues uniformly, regardless of their thickness or stoichiometry. Conventional cleaning processes, particularly those performed by technicians, have not been able to uniformly clean and remove etch residue deposits formed on chamber surfaces. The deposition of the etchant deposits on the chamber surface causes the etchant deposits to be peeled off and the substrate 25 to be etched in the chamber.
Will be contaminated. Uniform removal of etch residues over substantially the entire surface of the chamber minimizes such contamination and yield loss from the substrate 25.
【0053】 活性洗浄ガスにより、in-situプラズマ洗浄段階と比べてチャンバの腐食損傷 をかなり少なくすることができる。これは、エッチングチャンバ内でプラズマの
エネルギーレベルが低減されているためである。やはりチャンバ表面とコンポー
ネントの広範囲にわたる腐食によって生じた残留堆積物を除去するためにハイパ
ワーのプラズマを使用する従来技術では、これを達成することは困難であった。
チャンバコンポーネントを交換する必要をなくすことにより、エッチングチャン
バ30のオペレーションコストと、基板25の1枚あたりのコストを著しく低減
することができる。さらに、チャンバ30内での処理を中断してチャンバの壁と
コンポーネントを湿式洗浄するよりも、基板25のエッチングの最中、また、好
ましくはエッチングチャンバ30とローディングチャンバの間における基板25
の搬送中に、エッチングチャンバ30をin-situで効果的に洗浄するのに活性洗 浄ガスを使用することができ、これにより、エッチングスループットが増加し、
基板1枚あたりのコストをさらに低減することができる。洗浄プロセスは、少な
くとも2つの要因からチャンバの寿命を延ばすと考えられており、さらに、基板
上に剥がれ落ちる残留副次物の堆積を減少することにより、基板の歩留りが増加
すると考えられている。With an active cleaning gas, corrosion damage to the chamber can be significantly reduced compared to the in-situ plasma cleaning step. This is because the energy level of the plasma is reduced in the etching chamber. This has been difficult to achieve in the prior art, which again uses a high power plasma to remove residual deposits caused by extensive corrosion of chamber surfaces and components.
By eliminating the need to replace chamber components, the operating costs of the etching chamber 30 and the cost per substrate 25 can be significantly reduced. Furthermore, rather than interrupting processing within chamber 30 and wet cleaning the chamber walls and components, substrate 25 is preferably etched during substrate 25, and preferably between etching chamber 30 and the loading chamber.
During transport of the wafer, an active cleaning gas can be used to effectively clean the etching chamber 30 in-situ, thereby increasing the etching throughput,
The cost per substrate can be further reduced. The cleaning process is believed to extend the life of the chamber for at least two reasons, and is also believed to increase substrate yield by reducing the deposition of residual by-products that fall off on the substrate.
【0054】 処理および洗浄プロセスは、化学的に付着したエッチャント堆積物をチャンバ
30の能動表面から除去し、これらの表面の元来の化学反応と表面機能グループ
を復活させる。処理および洗浄プロセスはさらに、窒化アルミニウム、炭化ホウ
素、窒化ホウ素、ダイアモンド、酸化シリコン、シリコン炭化物、窒化シリコン
、酸化チタン、チタン炭化物、酸化イットリウム、酸化ジルコニウムのうち少な
くとも1つを含有するようなセラミック表面に頑固に付着した、またはこれと化
学反応を生じたエッチング残留物を洗浄するのに特に有益である。活性洗浄ガス
は、エッチングプロセスと化学的に一致する表面化学論量と表面機能グループを
提供するためにこれらのセラミック表面を処理および再調整する際に有効である
。調整されたセラミック表面により、チャンバ30内の、湿式洗浄またはRIE
洗浄プロセスといった、より再生可能なエッチング特性が得られる。著しく向上
したエッチングプロセスの再生可能性をチャンバ30内で実施することが非常に
望ましい。The treatment and cleaning process removes chemically deposited etchant deposits from the active surfaces of chamber 30 and restores the original chemical reactions and surface functional groups of these surfaces. The treatment and cleaning process may further comprise a ceramic surface such as containing at least one of aluminum nitride, boron carbide, boron nitride, diamond, silicon oxide, silicon carbide, silicon nitride, titanium oxide, titanium carbide, yttrium oxide, zirconium oxide. It is particularly useful for cleaning etch residues that have adhered to, or have undergone a chemical reaction with, the substrate. Active cleaning gases are effective in treating and reconditioning these ceramic surfaces to provide surface stoichiometry and surface functional groups that are chemically consistent with the etching process. Wet cleaning or RIE in chamber 30 due to the conditioned ceramic surface
More reproducible etching characteristics, such as a cleaning process, are obtained. It is highly desirable to implement a significantly improved etch process reproducibility in chamber 30.
【0055】 本発明をその特定の好ましい形態を参照して説明したが、その他の形態も可能
である。当業者には明白であろうが、例えば、本発明の処理および洗浄プロセス
を、他の用途のためのチャンバの処理に使用することができる。また、やはり当
業者には明白であろうが、例えば、スパッタリングチャンバ、イオン注入チャン
バ、または堆積チャンバの処理にこのプロセスを単独で、あるいはその他の洗浄
プロセスと組み合わせて使用することもできる。従って、添付の請求項の精神と
範囲は、ここで述べた好ましい形態の説明に限定されるべきではない。Although the present invention has been described with reference to particular preferred embodiments thereof, other embodiments are possible. As will be apparent to those skilled in the art, for example, the processing and cleaning processes of the present invention can be used to process chambers for other applications. Also, as will be apparent to those skilled in the art, the process can be used alone or in combination with other cleaning processes, for example, for processing of a sputtering, ion implantation, or deposition chamber. Therefore, the spirit and scope of the appended claims should not be limited to the description of the preferred versions set forth herein.
【図1】 本発明のエッチング装置の部分略側面図である。FIG. 1 is a partial schematic side view of an etching apparatus of the present invention.
【図2】 基板をエッチングするため、また、エッチング装置の表面壁を洗浄および調整
するために使用するプロセス段階のフローチャートである。FIG. 2 is a flow chart of the process steps used to etch a substrate and to clean and condition the surface walls of an etching apparatus.
【図3】 本発明のエッチング装置の別バージョンを示す部分略側面図である。FIG. 3 is a partial schematic side view showing another version of the etching apparatus of the present invention.
【図4】 本発明のエッチング装置の別バージョンを示す部分略側面図である。FIG. 4 is a partial schematic side view showing another version of the etching apparatus of the present invention.
【図5】 本発明のエッチング装置の別バージョンを示す部分略側面図である。FIG. 5 is a partial schematic side view showing another version of the etching apparatus of the present invention.
【図6】 本発明のエッチング装置の別バージョンを示す部分略側面図である。FIG. 6 is a partial schematic side view showing another version of the etching apparatus of the present invention.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キアン, キュ−イ アメリカ合衆国, カリフォルニア州, ミルピタス, ローズ ドライヴ 230 (72)発明者 リーヘイ, パトリック, エル アメリカ合衆国, カリフォルニア州, サン ノゼ, パークサイド アヴェニュ ー 1715 (72)発明者 モーン, ジョナサン, ディ. アメリカ合衆国, カリフォルニア州, サラトガ, パセオ プレサダ 13179 (72)発明者 チョウ, ウェイチン アメリカ合衆国, カリフォルニア州, フレモント, ヴィヴィアン プレイス 35875 (72)発明者 チェン, アーサー, ワイ. アメリカ合衆国, カリフォルニア州, フレモント, ボデガ コート 744 (72)発明者 サン, ズィ−ウェン アメリカ合衆国, カリフォルニア州, サン ノゼ, デストリー コート 126 (72)発明者 ハッチャー, ブライアン, ケー. アメリカ合衆国, カリフォルニア州, サン ノゼ, スプリングパーク サーク ル 361 Fターム(参考) 4K030 BA29 CA04 DA06 FA04 KA46 5F004 AA15 BA20 BB13 BB14 BB29 BC06 CA02 DA00 DA01 DA02 DA05 DA17 DA18 【要約の続き】 物を洗浄する場合に特に有益である。──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Kian, Curie United States, California, Milpitas, Rose Drive 230 (72) Inventor, Lihei, Patrick, El United States of America, California, San Jose, Parkside Avenue 1715 (72) Inventor Morne, Jonathan, D. United States, California, Saratoga, Paseo Presada 13179 (72) Inventor Chou, Waitin United States of America, California, Fremont, Vivienne Place 35875 (72) Inventor Chen, Arthur, W. Bodega Court, Fremont, CA, United States of America, United States 744 United States, California, San Jose, California, San Jose, Spring Park Circle 361 F-term (reference) 4K030 BA29 CA04 DA06 FA04 KA46 5F004 AA15 BA20 BB13 BB14 BB29 BC06 CA02 DA00 DA01 DA02 DA05 DA17 DA18 [Continued from Summary] It is particularly useful when washing objects.
Claims (38)
グ残留物を洗浄する方法であって、前記方法が、 (a)前記エッチングチャンバ付近のリモートチャンバ内に洗浄ガスを導入す
るステップと、 (b)前記リモートチャンバ内で前記洗浄ガスを活性化して、活性洗浄ガスを
形成するステップと、 (c)前記活性洗浄ガスを前記エッチングチャンバ内に導入して、前記エッチ
ングチャンバの前記壁およびコンポーネント上の前記エッチング残留物を洗浄す
るステップとを含む方法。1. A method for cleaning etching residues from walls and components of an etching chamber, the method comprising: (a) introducing a cleaning gas into a remote chamber near the etching chamber; Activating the cleaning gas in the remote chamber to form an active cleaning gas; and (c) introducing the active cleaning gas into the etching chamber, wherein the cleaning gas is on the walls and components of the etching chamber. Cleaning the etching residue.
し、厚さが約0.01から約1ミクロンである層を含み、 前記活性洗浄ガスが前記エッチングチャンバ内に、容積が約40,000cm 3 のチャンバに対して約200から約2000sccmと同等の流量FRで、約0
.5から約100秒間導入されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。2. The method of claim 1, wherein the etching residue contains polymerized and silicon-containing species.
And wherein the active cleaning gas has a volume of about 40,000 cm in the etching chamber. Three Flow rate equivalent to about 200 to about 2000 sccmRAnd about 0
. The method of claim 1, wherein the method is introduced for a period of from 5 to about 100 seconds.
から約24秒間導入されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。3. The method of claim 1, wherein said active cleaning gas is provided in said etching chamber for about 0.5 times.
The method of claim 1, wherein the method is introduced for about 24 seconds.
動作するマイクロ波プラズマ発生装置により前記リモートチャンバに加えられた
マイクロ波によって活性化されることを特徴とする、請求項2に記載の方法。4. The method of claim 2, wherein the cleaning gas is activated by microwaves applied to the remote chamber by a microwave plasma generator operating at a power level of about 500 to about 4000 W. The method described in.
圧に維持されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。5. The method of claim 1, wherein said etching chamber is maintained at a lower pressure than said remote chamber.
の圧力に維持され、前記リモートチャンバが約500から約3000mTorr
の圧力に維持されることを特徴とする、請求項8に記載の方法。6. The method of claim 1, wherein the etching chamber is about 0.1 to about 80 mTorr.
And the remote chamber is maintained at about 500 to about 3000 mTorr.
The method according to claim 8, wherein the pressure is maintained at
C2Cl6、およびその混合物から成るグループから選択されることを特徴とする
、請求項1に記載の方法。7. The cleaning gas comprises NF 3 , CF 4 , SF 6 , C 2 F 6 , CCl 4 ,
C 2 Cl 6, and characterized in that it is selected from the group consisting of mixtures thereof, The method of claim 1.
、炭化ホウ素、窒化ホウ素、ダイアモンド、酸化シリコン、炭化シリコン、窒化
シリコン、酸化チタン、炭化チタン、酸化イットリウム、酸化ジルコニウムの内
の1つ以上を含む、請求項1に記載の方法。8. The method of claim 1, wherein the surface in the etching chamber is one of aluminum nitride, boron carbide, boron nitride, diamond, silicon oxide, silicon carbide, silicon nitride, titanium oxide, titanium carbide, yttrium oxide, and zirconium oxide. The method of claim 1, comprising:
チングする第1ステップを含み、前記第1ステップが、 (a) 前記エッチングチャンバ内にシリコンエッチングガスを含むプロセス
ガスを導入するステップと、 (b) 前記チャンバ付近のインダクタコイルに、ソース電力レベルで高周波
電流を加えることにより、また前記チャンバ内のプロセス電極にバイアス電力レ
ベルで高周波電圧を加えることにより、前記プロセスガスからエッチングプラズ
マを形成するステップであり、前記ステップにおいて、前記ソース電力レベルの
前記バイアス電力レベルに対する前記電力比Prが約20:1よりも小さく、こ れにより、前記チャンバの前記壁およびコンポーネント上のエッチング残留物の
形成を減衰させながら、シリコン含有層を急速にエッチングする、前記ステップ
とによって行なわれる、請求項1に記載の方法。9. A method for etching a silicon-containing layer on a substrate in the etching chamber, the method comprising: (a) introducing a process gas including a silicon etching gas into the etching chamber. (B) applying an RF current at a source power level to an inductor coil near the chamber at a source power level, and applying a RF frequency at a bias power level to a process electrode in the chamber to generate etching plasma from the process gas. Forming, wherein said power ratio P r of said source power level to said bias power level is less than about 20: 1, whereby etching residues on said walls and components of said chamber are formed. While attenuating the formation of Rapidly etched Con-containing layer, wherein the performed by the steps, the method according to claim 1.
ングチャンバ内の壁とコンポーネントの表面を処理および調整する方法であって
、前記方法が、 (a)前記エッチングチャンバ内で前記基板をエッチングし、これにより前記
エッチングチャンバ内の壁とコンポーネントの表面上にエッチング残留物を堆積
させるステップと、 (b)前記基板を前記チャンバの外に搬送しながら、同時に、高流量FRの活 性洗浄ガスの噴射を、実質的に前記表面を腐食することなく前記エッチングチャ
ンバの前記表面を処理および調整するのに十分な時間だけ、前記エッチングチャ
ンバ内に導入するステップと、 を含む方法。10. A method for etching a substrate in an etching chamber and treating and conditioning walls and surfaces of components in the etching chamber, the method comprising: (a) etching the substrate in the etching chamber. and, thereby depositing a etch residues on the surface of the walls and components in the etch chamber, while conveying the (b) the substrate out of the chamber, at the same time, activity cleaning of high flow rate F R Introducing a jet of gas into the etching chamber for a time sufficient to treat and condition the surface of the etching chamber without substantially corroding the surface.
000cm3のチャンバに対して約200から約2000sccmと同等の流量 FRで、約0.5から約100秒間の間、前記エッチングチャンバ内に導入され ることを特徴とする、請求項10に記載の方法。11. In step (b), the active cleaning gas has a volume of about 40,
000cm from about 200 to the chamber 3 to about 2000sccm equivalent flow rate F R, period of from about 0.5 to about 100 seconds, and wherein the Rukoto introduced into the etch chamber, according to claim 10 the method of.
5から約24秒間の間導入されることを特徴とする、請求項11に記載の方法。12. The method according to claim 1, wherein said active cleaning gas is provided in said etching chamber at a pressure of about 0.1 mm.
12. The method of claim 11, wherein said method is introduced for a time between 5 and about 24 seconds.
で動作するマイクロ波プラズマ発生装置により前記リモートチャンバに加えられ
たマイクロ波によって活性化されることを特徴とする、請求項10に記載の方法
。13. The cleaning gas of claim 10, wherein the cleaning gas is activated by microwaves applied to the remote chamber by a microwave plasma generator operating at a power level of about 500 to about 4000 W. The method described in.
高圧に維持されていることを特徴とする、請求項1に記載の方法。14. The method of claim 1, wherein the etching chamber is maintained at a higher pressure than the remote chamber.
rの圧力に維持され、前記リモートチャンバが約500から約3000mTor
rの圧力に維持されることを特徴とする、請求項14に記載の方法。15. The method as recited in claim 15, wherein said etching chamber is about 0.1 to about 80 mTorr.
r and the remote chamber is about 500 to about 3000 mTorr
The method according to claim 14, wherein the pressure is maintained at r.
ム、炭化ホウ素、窒化ホウ素、ダイアモンド、酸化シリコン、炭化シリコン、窒
化シリコン、酸化チタン、炭化チタン、酸化イットリウム、酸化ジルコニウムの
内の1つ以上を含むことを特徴とする、請求項11に記載の方法。16. The method of claim 1, wherein the surface in the etching chamber is one of aluminum nitride, boron carbide, boron nitride, diamond, silicon oxide, silicon carbide, silicon nitride, titanium oxide, titanium carbide, yttrium oxide, and zirconium oxide. The method of claim 11, comprising:
残留物を除去するための前記エッチングチャンバの処理方法であって、前記方法
が、前記エッチングチャンバ内に活性洗浄ガスの噴射を、容積が約40,000
cm3のエッチングチャンバに対して少なくとも約200から約2000scc mと同等の流量FRで、約0.5から約100秒間導入して、実質的に前記チャ ンバの前記壁とコンポーネントを腐食することなく前記エッチング残留物を洗浄
するステップを含む方法。17. A method of processing the etching chamber to remove etching residues from walls and components of the etching chamber, the method comprising: spraying an active cleaning gas into the etching chamber; 000
introducing at a flow rate F R at least equal to about 200 to about 2000 sccm for a cm 3 etch chamber for about 0.5 to about 100 seconds to substantially corrode the walls and components of the chamber. Cleaning the etching residue without the need for cleaning.
5から約24秒間導入されることを特徴とする、請求項17に記載の方法。18. The method as recited in claim 18, wherein said active cleaning gas is provided in said etching chamber at a pressure of about 0.1 mm.
18. The method according to claim 17, wherein said method is introduced for a period of from 5 to about 24 seconds.
で動作するマイクロ波プラズマ発生装置により前記リモートチャンバ内に加えら
れたマイクロ波によって活性化されることを特徴とする、請求項17に記載の方
法。19. The cleaning gas is activated by microwaves applied into the remote chamber by a microwave plasma generator operating at a power level of about 500 to about 4000W. 18. The method according to 17.
高圧に維持されることを特徴とする、請求項17に記載の方法。20. The method of claim 17, wherein the etching chamber is maintained at a higher pressure than the remote chamber.
rの圧力に維持され、前記リモートチャンバが約500から約3000mTor
rの圧力に維持されることを特徴とする、請求項20に記載の方法。21. The method of claim 19, wherein the etching chamber is about 0.1 to about 80 mTorr.
r and the remote chamber is about 500 to about 3000 mTorr
21. The method according to claim 20, wherein the pressure is maintained at r.
ム、炭化ホウ素、窒化ホウ素、ダイアモンド、酸化シリコン、炭化シリコン、窒
化シリコン、酸化チタン、炭化チタン、酸化イットリウム、酸化ジルコニウムの
内の1つ以上を含むことを特徴とする、請求項17に記載の方法。22. The method of claim 19, wherein the surface in the etching chamber is one of aluminum nitride, boron carbide, boron nitride, diamond, silicon oxide, silicon carbide, silicon nitride, titanium oxide, titanium carbide, yttrium oxide, zirconium oxide. The method according to claim 17, comprising:
ング残留物を除去するために前記エッチングチャンバを処理する方法であって、
前記方法が、 (a)リモートチャンバ内のガスアクティベーターを第1電力レベルに維持す
ることにより形成された第1活性洗浄ガスを、第1段階において、前記エッチン
グチャンバ内に導入するステップと、 (b)前記リモートチャンバ内の前記ガスアクティベーターを、前記第1電力
レベルとは異なる第2電力レベルに維持することにより形成された第2活性洗浄
ガスを、少なくとも1つの第2段階において前記エッチングチャンバ内に導入す
るステップとを含む方法。23. A method of treating an etching chamber to remove etching residues from walls and components of the etching chamber, the method comprising:
The method comprises: (a) introducing a first active cleaning gas formed by maintaining a gas activator in a remote chamber at a first power level into the etching chamber in a first step; (b) ) A second active cleaning gas formed by maintaining the gas activator in the remote chamber at a second power level different from the first power level into the etching chamber in at least one second stage; And introducing.
の間実施されることを特徴とする、請求項23に記載の方法。24. The method of claim 23, wherein each of the first and second steps is performed for a period of about 0.5 to about 100 seconds.
れる電力レベルが少なくとも約2000Wであり、前記第2段階において、前記
マイクロ波発生装置に加えられる電力レベルが約1000Wよりも低いことを特
徴とする、請求項23に記載の方法。25. The power level applied to the microwave generator in the first stage is at least about 2000W, and the power level applied to the microwave generator in the second stage is less than about 1000W. A method according to claim 23, characterized in that:
前記エッチングチャンバ内に、容積が約40,000cm3のチャンバに対して 約200から約2000sccmと同等の流量FRで導入されることを特徴とす る、請求項23に記載の方法。26. In one or both of the steps, the active cleaning gas is introduced into the etching chamber at a flow rate F R equal to about 200 to about 2000 sccm for a chamber having a volume of about 40,000 cm 3. The method according to claim 23, wherein the method is performed.
rの圧力に維持され、前記リモートチャンバが約500から約3000mTor
rの圧力に維持されることを特徴とする、請求項23に記載の方法。27. The method of claim 27, wherein the etching chamber is about 0.1 to about 80 mTorr.
r and the remote chamber is about 500 to about 3000 mTorr
24. The method according to claim 23, wherein the pressure is maintained at r.
ム、炭化ホウ素、窒化ホウ素、ダイアモンド、酸化シリコン、炭化シリコン、窒
化シリコン、酸化チタン、炭化チタン、酸化イットリウム、酸化ジルコニウムの
内の1つ以上を含むことを特徴とする、請求項23に記載の方法。28. The method of claim 28, wherein the surface in the etching chamber is one of aluminum nitride, boron carbide, boron nitride, diamond, silicon oxide, silicon carbide, silicon nitride, titanium oxide, titanium carbide, yttrium oxide, zirconium oxide. 24. The method of claim 23, comprising:
基板をエッチングするために前記プロセスガスからプラズマを形成するプラズマ
発生装置と、消費したプロセスガスを前記エッチングチャンバから排気する排気
システムとを備えたエッチングチャンバと、 (b)内部で活性洗浄ガスを形成する前記エッチングチャンバに隣接するリモ
ートチャンバと、 (c)ガス分配システムとを含み、前記ガス分配システムが(i)前記活性洗
浄ガスを前記リモートチャンバから前記エッチングチャンバへと搬送するガス管
路と、(ii)前記活性洗浄ガスの流れを前記チャンバの1つ以上の内部表面に
、実質的に平行に且つ隣接するように方向付けるガス流分配器と、(iii)前
記ガス流分配器内への前記活性洗浄ガスの流れを調整するガス流調整器とを含む
、装置。29. An apparatus for etching a substrate, the apparatus comprising: (a) a process gas inlet for introducing a process gas into an etching chamber;
An etching chamber having a plasma generator for forming plasma from the process gas for etching a substrate, and an exhaust system for exhausting a consumed process gas from the etching chamber; and (b) forming an active cleaning gas inside. (C) a gas distribution system, the gas distribution system including: (i) a gas line for conveying the active cleaning gas from the remote chamber to the etching chamber; (Ii) a gas flow distributor that directs the flow of the active cleaning gas substantially parallel and adjacent to one or more interior surfaces of the chamber; and (iii) into the gas flow distributor. A gas flow conditioner that regulates the flow of the active cleaning gas.
エッチング残留物層を有する、前記チャンバの前記表面の一部に隣接するように
配置された複数のガス注入ノズルを含むことを特徴とする、請求項29に記載の
装置。30. The gas flow distributor includes a plurality of gas injection nozzles having a thick layer of etching residue within the etching chamber and positioned adjacent a portion of the surface of the chamber. The device according to claim 29, characterized in that:
に配置された複数のガス注入ノズルを有することを特徴とする、請求項29に記
載の装置。31. The apparatus of claim 29, wherein the gas flow distributor has a plurality of gas injection nozzles symmetrically disposed about a central axis of the chamber.
板の後ろに配置されていることを特徴とする、請求項29に記載の装置。32. The apparatus of claim 29, wherein the gas flow injection nozzle is located behind a plate parallel to a surface of the chamber.
っている1つ以上のガス注入ノズルを含んでおり、前記チャネルが、前記チャネ
ルの少なくとも一部を覆う延長した環状のレッジを有することを特徴とする、請
求項29に記載の装置。33. The gas flow distributor includes one or more gas injection nozzles terminating in a channel in the chamber, the channel having an elongated annular shape covering at least a portion of the channel. 30. The device according to claim 29, comprising a ledge.
用する方法であって、前記方法が、 (1)前記エッチングチャンバ内で前記基板をエッチングするステップと、 (2)前記チャンバから前記基板を取り外すステップと、 (3)ステップ(2)の最中又は後に、前記ガス流分配システムを用いて前記
エッチングチャンバ内に活性洗浄ガスを導入することにより、前記チャンバを洗
浄および調整するステップとを含む方法。34. A method of using the apparatus of claim 29 to etch a substrate, the method comprising: (1) etching the substrate in the etching chamber; Removing the substrate from the chamber; and (3) cleaning and conditioning the chamber during or after step (2) by introducing an active cleaning gas into the etching chamber using the gas flow distribution system. The steps of:
、基板をエッチングするために前記プロセスガスからプラズマを形成するプラズ
マ発生装置と、消費したプロセスガスを前記エッチングチャンバから排気する排
気システムとを備えたエッチングチャンバと、 (b)内部で活性洗浄ガスを形成する前記エッチングチャンバに隣接するリモ
ートチャンバと、 (c)ガス分配システムとを含み、前記ガス分配システムが(i)前記活性洗
浄ガスを前記リモートチャンバから前記エッチングチャンバへと搬送するガス管
路と、(ii)厚いエッチング堆積層を有する、前記チャンバ内の表面に隣接し
て配置されたノズルを備えており、また、薄い堆積層を有する、前記チャンバの
一部を腐食することなく、より厚いエッチング堆積層を優先的に除去するために
前記活性洗浄ガスの流れをこれらの範囲に方向付けるガス流分配器とを含む、装
置。35. An apparatus for etching a substrate, the apparatus comprising: (a) a process gas inlet for introducing a process gas into an etching chamber; and a plasma for forming a plasma from the process gas to etch the substrate. An etching chamber including a generator and an exhaust system for exhausting consumed process gas from the etching chamber; (b) a remote chamber adjacent to the etching chamber for forming an active cleaning gas therein; and (c) a gas. A distribution system, the gas distribution system comprising: (i) a gas line for carrying the active cleaning gas from the remote chamber to the etching chamber; and (ii) a thick etch deposition layer. A nozzle disposed adjacent to the It has, without corroding a portion of the chamber, and a gas flow distributor to direct the scope of these the flow of the active cleaning gas to preferentially remove the thicker etch the deposited layer, device.
に配置された複数のガス注入ノズルを有することを特徴とする、請求項35に記
載の装置。36. The apparatus of claim 35, wherein the gas flow distributor has a plurality of gas injection nozzles symmetrically disposed about a central axis of the chamber.
板の後ろに配置されていることを特徴とする、請求項35に記載の装置。37. The apparatus of claim 35, wherein the gas flow injection nozzle is located behind a plate parallel to a surface of the chamber.
っている1つ以上のガス注入ノズルを含んでおり、前記チャネルが、前記チャネ
ルの少なくとも一部を覆う延長した環状のレッジを含むことを特徴とする、請求
項35に記載の装置。38. The gas flow distributor includes one or more gas injection nozzles terminating in a channel in the chamber, the channel having an elongated annular shape covering at least a portion of the channel. 36. The device of claim 35, comprising a ledge.
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